DE69421763T2

DE69421763T2 - Hochtemperatur-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE69421763T2
Application number: DE69421763T
Authority: DE
Inventors: Lloyd Edward Cizmar; Jing Ming Lee; Thomas Michael O'connor
Original assignee: Kellogg Brown and Root LLC
Current assignee: Kellogg Brown and Root LLC
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2014-06-09
Also published as: NO942427D0; EP0633445B1; JPH0755385A; MX9404858A; GR3032018T3; CA2123290C; US5362454A; ES2139037T3; EP0633445A2; AU669061B2; KR100322931B1; NO942427L; AU6196194A; DE69421763D1; EP0633445A3; NO304045B1; KR950001259A; CA2123290A1; JP3564172B2; BR9402440A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochtemperaturwärmeaustauscher, umfassend die Merkmale gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Solche Wärmeaustauscher sind z. B. aus US-A-4,221,763 bekannt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Halten eines Rohrbündels in einem Hochtemperaturwärmeaustauscher mit feuerfester Auskleidung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Rohrbündel von Hochtemperaturwärmeaustauschern aus dem Stand der Technik werden üblicherweise am inneren feuerfesten Material befestigt, wobei zusätzliche Spannung auf das feuerfeste Material ausgeübt wird. Dies verursacht ein vorzeitiges Versagen des feuerfesten Materials und kostspielige Reparaturen des feuerfesten Materials und des Rohrbündels. Die Entwicklung von Stützstrukturen für Rohrbündel in Hochtemperaturwärmeaustauschern, einschließlich Reformierreaktoren, war und ist ein ernstzunehmendes Problem. Stützstrukturen zur inneren Verwendung von Hochtemperaturbehältern müssen außerordentlich hohen Temperaturen und Gewichtsbeanspruchungen widerstehen können, während sie mehrere Komponenten, umfassend Prallplatten (Baffles), Katalysatorrohre, Diffusionsplatten und andere Komponenten, in einer extrem rauhen Umgebung stützen.
Die Stützstrukturen in Reformier-Austauschern aus dem Stand der Technik umfassen eine Befestigung direkt im feuerfesten Material, mit welchem die innere Oberfläche von katalytischen Reaktoren ausgekleidet ist. Das feuerfeste Material bedeckt und schützt die innere Oberfläche des katalytischen Reaktors vor den hohen Temperaturen, die im Reaktor erzeugt werden, und verhindert "hot spots", d. h. verhindert, daß übermäßige Mengen an Wärme die Reaktorwände erreichen und möglicherweise ein Versagen verursachen. Das feuerfeste Material kann variierende Dicken und Komponenten aufweisen, es ist jedoch üblicherweise ein keramisches oder zementartiges Material, welches hitzebeständig ist. Feuerfestes Material ist spröde und stützt innere Komponenten, welche sich aufgrund der starken Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen können, nicht in angemessener Weise ab.
Feuerfestes Material hat somit unter optimalen Bedingungen eine beschränkte Lebensdauer. Unter Berücksichtigung der zusätzlichen Beanspruchungen von stützenden internen Komponenten neigt das feuerfeste Material dazu, sich mit verstärkter Geschwindigkeit abzulösen, was die Häufigkeit von teuren Reparaturen erhöht und den Betrieb des Austauschers unterbricht. Darüber hinaus werden üblicherweise die internen Stützstrukturen aus Reaktoren des Stands der Technik, die durch feuerfestes Material gehalten werden, aus verschiedenen Metallegierungen konstruiert. Wenn die Temperaturen von kalt nach warm und wieder nach kalt wechseln, können diese Stützstrukturen während der Zyklen der thermischen Ausdehnung und Kontraktion das feuerfeste Material beschädigen.
USP 4,221,763 offenbart eine Hochtemperatur-Reaktorvorrichtung mit einer Druckschale, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, und mit einer Vielzahl von Rohren, die durch einen Rohrboden gehalten werden. Der Rohrboden ist mit einem gewellten, expandierbaren Rand versehen ohne innere oder äußere feuerfeste Auskleidungen. Dieser Rohrboden weist als Stützstruktur immer noch viele der oben erwähnten Nachteile auf.
Daher besteht ein Bedarf an einem Rohrbündelstützsystem, das so gestaltet ist, um der rauhen Umgebung des Hochtemperaturaustauschers zu widerstehen, um die mit der Reparatur und der Instandhaltung von Austauschern dieser Art verbundenen Kosten und Zeit zu reduzieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt einen Hochtemperaturwärmeaustauscher wie definiert in Anspruch 1, sowie ein Verfahren wie definiert in Anspruch 20 bereit. Der Wärmeaustauscher umfaßt einen feuerfest ausgekleideten Behälter mit einem oberen und einem unteren Ende, welcher ein Rohrbündel enthält, das im Behälter zwischen dem oberen und dem oberen Ende gehalten wird. Das Rohrbündel umfaßt mehrere Rohre, die durch eine obere Rohrplatte gehalten werden. Ein Rohrplattentragelement umfaßt eine ringförmige Lippe, die entlang einem Umkreis des Behälters an einem oberen Ende davon in einer Flanschanordnung angebracht ist, und einen Mantel, der an der Rohrplatte befestigt von der Lippe herabhängt. Ein ringförmiger, von der Lippe nach unten weisender Fortsatz angrenzend an einen äußeren Durchmesser davon, kann in einen von einem unteren Flansch der Flanschanordnung nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz, angrenzend an einen inneren Durchmesser davon, eingreifen. Der nach unten weisende Fortsatz besitzt einen größeren inneren Durchmesser als der äußere Durchmesser des nach oben weisenden Fortsatzes. Eine erste feuerfeste Mantelauskleidung auf einer äußeren Oberfläche des Mantels setzt sich von angrenzend der Rohrplatte nach oben hin zur Lippe fort. Eine zweite feuerfeste Mantelauskleidung befindet sich auf einer inneren Oberfläche des Mantels und setzt sich von angrenzend an die Lippe nach unten hin zur Rohrplatte fort. Die erste und zweite Mantelauskleidung überlappen in Längsrichtung mindestens mit einem Teil der inneren und äußeren Mantelflächen. Die Flanschanordnung, sowie die darin angebrachte Lippe befinden sich somit in einer relativ kühlen Umgebung, was durch die Überlappung des feuerfesten Materials über und hinter dem Mantel ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung kann als katalytischer Reaktor verwendet werden, wobei die Rohre in dem Wärmeaustauscher geeignet sind, darin einen Katalysator zu halten und den Durchfluß von Reaktand-Fluid(en) zu erlauben. Der Reaktor besitzt insbesondere eine Verwendbarkeit in der katalytischen Reformierung von Kohlenwasserstoffen, die durch die Rohre in Kontakt mit dem Katalysator hindurchgeleitet werden. Eine perforierte untere Endkappe auf den jeweiligen Enden der Rohre kann den Katalysator darauf halten und einen Fluiddurchfluß erlauben. Der Reaktor kann eine Lochplatte umfassen, welche oben auf der Rohrplatte horizontal angeordnet ist. Die Lochplatte umfaßt mehrere Öffnungen darin, um ein Fluid unter den Rohren gleichmäßig zu verteilen. Es können mehrere perforierte Rohrkappen an einer oberen Oberfläche der Lochplatte befestigt sein, wobei die Kappen über den jeweiligen Öffnungen angebracht sind. Die Lochplatte kann als mehrere Teile mit einer derartigen Größe ausgestaltet sein, daß sie durch einen ersten Einlaß im oberen Ende des Reaktors passen. Eine Verteilerplatte wird bevorzugt von der Rohrplatte getragen und ist angrenzend an das untere Ende der Rohre angebracht zur Verteilung von Wärmefluid über die Rohre, das im allgemeinen aus einem beheizten rohrförmigen Reformierer ausfließt. Es können mehrere horizontale Prallplatten der Länge nach in dem Rohrbündel angebracht sein und auch von der Rohrplatte gehalten werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen katalytischen Reaktors.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Rohrplattentragelements des Reaktors aus Fig. 1, welche das Verhältnis zwischen dem Rohrbündel, Zugstangen, Prallplatten und der Verteilerplatte zeigt.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Flanschanordnung des Reaktors aus Fig. 1, welche die Anordnung des feuerfesten Materials angrenzend an das Tragelement und die Flanschanordnung zeigt.
Fig. 4 ist eine Explosionsschnittansicht der Flanschanordnung des Reaktors aus Fig. 1, welche den Kontakt zwischen den oberen und unteren Flanschelementen zeigt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Verhältnisses der Lochplatte, der Rohrplatte und des Rohrbündels des Reaktors aus Fig. 1 zueinander, worin die Rohre von der Rohrplatte herabhängen.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer unteren Endkappe, welche verwendet wird, um den Katalysator in den Rohren zu halten.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht der unteren Endkappe aus Fig. 6.
Fig. 8 ist eine Draufsicht der Lochplatte von Fig. 5, welche die vielteilige Konstruktion davon zeigt.
Fig. 9 ist eine Seitenschnittansicht einer Rohrplatte und eines Mantels, welche in der Stützstruktur des Reaktors aus Fig. 1 verwendet werden.
Fig. 10 ist eine Draufsicht der Stützstruktur aus Fig. 9, wie bei Ansicht entlang den Linien 10-10.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun detailliert auf die vorliegende Erfindung Bezug genommen, so wie sie in den beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, worin entsprechende Bezugszeichen verwendet werden, um entsprechende Teile zu bezeichnen. In Fig. 1, umfaßt ein feuerfest ausgekleideter katalytischer Reaktor 10 einen Behälter 12, umfassend ein Rohrplattentragelement 14, welches von einer Flanschanordnung 16 herabhängt, um eine Rohrplatte 18 und ein daran befestigtes Rohrbündel 20 zu tragen. Beim Betrieb tritt relativ kühles Reaktandzufuhrfluid, z. B. 480 bis 760ºC in einen ersten Einlaß 22. Der Zufuhrreaktand fließt nach unten durch eine Lochplatte 26, die Rohrplatte 18 und das Rohrbündel 20. Das Rohrbündel 20 umfaßt mehrere, üblicherweise mehrere hundert bis zu tausend oder mehr katalysatorgefüllte Rohre 28, in welchen die Reaktanden katalytisch reagieren. Das reagierte Fluid verläßt das untere Ende jedes Rohrs 28. Ein Wärmefluid, vorzugsweise ausfließend aus einem Reformierer, z. B. einem beheizten rohrförmigen Reformierer, wird durch einen zweiten Einlaß 32 eingeführt, fließt durch Perforationen in einer Verteilerplatte 24 und wird gleichmäßig verteilt, um sich mit dem reagierten Fluid zu vermischen. Das Gemisch des reagierten Fluids und des Heizfluids fließt lateral und nach oben durch ein Netzwerk von Prallplatten 34, welche das Gemisch über jedes Rohr 28 zum Wärmetransfer mit den Rohren 28 zu verteilen. Das Fluidgemisch wird durch einen Auslaß 36 zur weiteren Verarbeitung auf herkömmliche Art und Weise abgelassen.
Der Reaktor 10 umfaßt im allgemeinen eine obere, rohrseitige Kammer 40 und unterhalb eine schalenseitige Kammer 42. Die rohrseitige Kammer 40 wird bevorzugt durch einen Kopf 41 eingeschlossen. Die Rohrplatte 18 dient als horizontale Trennwand, welche die rohrseitige Kammer 40 von der schalenseitigen Kammer 42 trennt. Der Zufuhrreaktand tritt in die rohrseitige Kammer 40 ein, fließt durch das Rohrbündel 20 und vermischt sich mit dem Wärmefluid in der schalenseitigen Kammer 42 unter Verwendung von herkömmlichen Techniken, die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Der Behälter 12 umfaßt eine hitzeresistente feuerfeste Auskleidung 38, welche im allgemeinen an der inneren Oberfläche sowohl der rohrseitigen Kammer 40 als auch der schalenseitigen Kammer 42 befestigt ist. Die feuerfeste Auskleidung ist im allgemeinen aus keramischen oder zementartigen Materialien, welche im Stand der Technik wohlbekannt sind, zusammengesetzt und kann eine oder mehrere Schichten umfassen. Die Temperaturen, für welche der Behälter 12 vorgesehen ist, können zwischen ungefähr 260ºC/-25ºC (500ºF/-10ºF) in der rohrseitigen Kammer 40 und zwischen ungefähr 425ºC/-25ºC (800ºF/-10ºF) in der schalenseitigen Kammer 42 variieren. Der Behälter 12 ist dafür vorgesehen, internen Drücken zu widerstehen, welche beispielsweise ungefähr 3,4 bis 6,9 MPa (500-1000 psi) erreichen können. Der Behälter 12 kann einen herkömmlichen Wassermantel umfassen (nicht gezeigt), zum Wärmeaustausch mit einer äußeren Wand 46, wie sie oft in derartigen Reformierreaktoren verwendet werden. Der Wassermantel kann verwendet werden, um das Entstehen von mehr als normalen Dampfmengen zu überwachen, welche einen potentiellen "hot spot" oder ein Versagen des feuerfesten Materials anzeigen können.
Fig. 2 stellt das Rohrplattentragelement 14, die Rohrplatte 18 und das Rohrbündel 20 dar. Die Rohrplatte 18 kann aus verschiedenen Arten von hitzebeständigen Stahlplatten, die im Stand der Technik bekannt sind, konstruiert sein. Das Rohrplattentragelement 14 umfaßt im allgemeinen einen aufrechten Mantel 50 und eine Lippe 48 in einem Abstand oberhalb der Rohrplatte 18, bevorzugt angrenzend an ein oberes Ende des Mantels 50. Die Lippe 48 umfaßt einen nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz 52 zum Eingreifen in die Flanschanordnung 16 (siehe Fig. 1, 3 und 4). Der Mantel 50 ist in einem Abstand unterhalb der Lippe 48, bevorzugt angrenzend an ein unteres Ende des Mantels 50, an der Rohrplatte 18 befestigt, bevorzugt angrenzend an einen äußeren Bereich davon.
Das Rohrbündel 20 wird wiederum von der Rohrplatte 18 gehalten. Jedes einzelne Rohr 28 ist bevorzugt geschweißt und hydraulisch zur Rohrplatte 18 hin ausgedehnt. Obwohl mehrere hundert oder sogar tausend oder mehr Rohre 28 für Reformierer nicht ungewöhnlich sind, sind in den Fig. 1 bis 10 zwecks Einfachheit und Klarheit nur einige wenige Rohre dargestellt. Die Rohrplatte 18 trägt und positioniert das Rohrbündel 20, sowie die Prallplatten 34, die Verteilerplatte 24 und mehrere Zugstangen 54, welche die Prallplatten 34 stabilisieren. Die Zugstangen 54 hängen von der Rohrplatte 18 herab und sind an den Prallplatten 34 befestigt. Die Prallplatten 34 sind perforiert, um die einzelnen Rohre 28 durch Einschieben aufzunehmen. Die Prallplatten 34 umfassen üblicherweise Platzhalter 56, um sie davor zu bewahren, das feuerfeste Material 38 (siehe Fig. 1) während der Einführung und des Entfernens des Rohrbündels 20 zu berühren und möglicherweise zu beschädigen.
Die Lochplatte 26 (siehe Fig. 1 und 5) ist im allgemeinen horizontal auf der Rohrplatte 18 angeordnet. Die Lochplatte 26 umfaßt bevorzugt mehrere Teile, die klein genug sind, um durch den ersten Einlaß 22 zu passen (siehe Fig. 1). Somit weisen die Teile der Lochplatte 26 bevorzugt Dimensionen auf, welche kleiner sind als der erste Einlaß 22. Der erste Einlaß 22 stellt eine Öffnung bereit, die groß genug ist, um einem Arbeiter Zugang zu erlauben, um die Lochplatte 26 zusammenzusetzen oder um andere Wartungs- oder Reparaturarbeiten in oder von der rohrseitigen Kammer 40 aus durchzuführen. Es sind mehrere Rohrkappen 60 (siehe Fig. 5) an der oberen Oberfläche der Lochplatte 26 befestigt, um dafür zu sorgen, daß keine Trümmer, z. B. Stücke des feuerfesten Materials von der Decke des Reaktors, die Öffnungen 62 verstopfen.
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht des Tragelements 14 in operativer Verknüpfung mit der Flanschanordnung 16. Das Tragelement 14 umfaßt die Lippe 48, den nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz 52 und den Mantel 50. Der Mantel 50 ist nahe seinem unteren Ende an einer äußeren Kante der Rohrplatte 18 befestigt. Indem die Lippe 48 und der nach unten weisende ringförmige Fortsatz 52 in der Flanschanordnung 16 gesichert werden, werden der Mantel 50 und die Rohrplatte 18 an ihrem Platz gehalten, ohne auf die feuerfeste Auskleidung 38 eine Spannung auszuüben, wobei die Haltbarkeit der Auskleidung 38 erhöht wird. Indem ein Kontakt zwischen der feuerfesten Auskleidung 38 und dem Rohrbündel 20 vermieden wird, kann eine optimale Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung 38 erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter 12 im allgemeinen mit einer herkömmlichen zweischichtigen Isolierung ausgekleidet, d. h. einer hochdichten inneren Schicht 64, die zum Inneren des Behälters 12 exponiert ist, und der "Backup"- oder verstärkenden Schicht 66, welche zwischen der inneren Schicht 64 und der Wand 46 des Behälters 12 angeordnet ist. Dieses feuerfeste Material kann mit Hilfe von herkömmlichen feuerfesten Ankern, Kaltschweißstellen und für diesen Zweck allgemein üblichem Kleineisenzeug zusammengesetzt werden. In der Nähe der Flanschanordnung 16 und der Rohrplatte 18 überlappen jedoch jeweils das erste und zweite feuerfeste Mantelmaterial 68 und 70, um die Lippe 48 und die Flanschanordnung 16 thermisch zu isolieren oder zu schützen. Das erste feuerfeste Mantelmaterial 68 bedeckt eine Außenoberfläche des Mantels 50, welche sich von angrenzend an die Rohrplatte 18 nach oben hin zur Lippe 48 und zur Flanschanordnung 16 erstreckt. Das zweite feuerfeste Mantelmaterial 70 erstreckt sich in ähnlicher Weise von angrenzend an die Lippe 48 und die Flanschanordnung 16 nach unten hin zur Rohrplatte 18, so daß der Mantel 50 von dem ersten feuerfesten Mantelmaterial 68 überlappt wird, das ein oberes Ende oberhalb des unteren Endes des zweiten feuerfesten Mantelmaterials 70 aufweist.
Der Mantel 50 ist im allgemeinen von einem maximalen Durchmesser angrenzend an die Lippe 48 zu einem minimalen Durchmesser angrenzend an die Rohrplatte 18 nach innen abgeschrägt. Das erste feuerfeste Mantelmaterial 68 ist bevorzugt in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Mantel 50 und der gegenüberliegenden Wand 46 des Behälters 12 angeordnet. Das feuerfeste Material 68 umfaßt beispielsweise bevorzugt feuerfestes Material, welches gegossen oder auf andere Weise in ein strukturelles Tragelement eingebracht ist, welches aus einer geeigneten Stahlplatte (z. B. 1/4-Inch SA-240-TP347H), in Form einer üblicherweise zylindrischen Wand 72, welche sich über die vertikale Länge des feuerfesten Materials 68 erstreckt, und einem querverlaufenden Verbindungsring 74 zwischen einem unteren Ende der zylindrischen Wand 72 und dem Mantel 50 gefertigt ist. Der Verbindungsring 74 kann am Mantel 50 befestigt sein, beispielsweise durch Schweißen. Das feuerfeste Material 68 kann bevorzugt durch mehrere herkömmliche feuerfeste Anker 71, die an einer inneren Oberfläche der Wand 72 installiert sind, fest an seinem Platz verankert sein.
Die Wand 72 ist bevorzugt von der gegenüberliegenden Wand 46 des Behälters 12 ausreichend weit entfernt, um einen Dehnspalt 73 bereitzustellen, um eine thermische Ausdehnung aufgrund der Betriebstemperaturen zu erlauben, ohne durch ein Berühren der genannten eine Spannung zu verursachen. In ähnlicher Weise befindet sich der Verbindungsring 74 von einem oberen Ende 76 des angrenzenden feuerfesten Materials 38, mit welchem der Behälter 12 unterhalb der Rohrplatte 18 ausgekleidet ist, vertikal in einem Abstand. Dort, wo das obere Ende 76 oberhalb einer unteren Oberfläche der Rohrplatte 18 endet und/oder das feuerfeste Material 18 einen inneren Durchmesser aufweist, welcher geringer ist als der äußere Durchmesser der Rohrplatte 18, kann das obere Ende 76 des feuerfesten Materials 38 auch eine radial sich verjüngende Oberfläche 78 aufweisen, welche zur Schräge des Mantels 50 komplementär ist und sich in einem Radialabstand davon befindet, um eine thermische Ausdehnung zu erlauben. Ein ähnlicher Abstand des feuerfesten Materials 68 vom Mantel 50 kann durch Verwendung eines verbrennbaren Abstandselements, z. B. 1/8- Inch Pappe (nicht gezeigt) zwischen dem feuerfesten Material 68 und dem Mantel 50 bewirkt werden. Die Pappe verbrennt bei der Reaktorbetriebstemperatur, wobei sich der geeignete Abstand bildet.
Das zweite feuerfeste Mantelmaterial 70 wird in ähnlicher Weise von einem Trägerring 80 getragen, welcher im allgemeinen aus demselben Material gefertigt ist und auf ähnliche Weise an eine innere Oberfläche des Mantels 50 angeschweißt ist, wie der oben genannte querverlaufende Verbindungsring 74. Falls gewünscht, kann der Trägerring 80 mit mehreren vertikalen Schlitzen (nicht gezeigt) versehen werden, um eine thermische Ausdehnung ohne Verformung zu erlauben. Das feuerfeste Material wird im allgemeinen mit mehreren herkömmlichen feuerfesten Ankern (nicht gezeigt), welche sich an der inneren Oberfläche des Mantels 50 befinden, und durch die Verwendung von herkömmlichen Kaltschweißstellen (nicht gezeigt) an seinem Platz gehalten.
Das feuerfeste Material 70 endet im allgemeinen an einem oberen Ende davon in Eingriff mit einem Ende 38a der feuerfesten Auskleidung 38 angrenzend an die Flanschanordnung 16. Aus Bequemlichkeits- und Einfachheitsgründen endet das feuerfeste Material 70 an einer oberen Fläche, die im wesentlichen mit den gegenüberliegenden Flanschoberflächen der Flanschanordnung 16 in einer Ebene liegt, und es kann eine ringförmige keramische Dichtung 82 verwendet werden, um eine thermische Abdichtung zwischen den angrenzenden feuerfesten Materialien 38a und 70 zu bewirken. Das feuerfeste Material 70 weist an seinem oberen Ende im allgemeinen einen inneren Durchmesser auf, welcher im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige des angrenzenden feuerfesten Materials 38a, jedoch paßt der äußere Durchmesser des feuerfesten Materials 70 zu dem entsprechenden inneren Durchmesser der Lippe 48 und des Mantels 50. Der äußere Durchmesser des feuerfesten Materials 70 ist hier üblicherweise kleiner als derjenige des angrenzenden Endes des feuerfesten Materials 38a, jedoch bevorzugt mindestens so groß wie die hochdichte Schicht 64, so daß das feuerfeste Material 70 eine ausreichende Dicke aufweist, um die Lippe 48 thermisch abzuschirmen und die Flanschanordnung 16 in einer relativ kühlen Umgebung zu halten. Da das feuerfeste Material 70 sich von der Lippe 48 nach unten erstreckt, besitzt es einen abnehmenden äußeren Durchmesser, welcher zu einem inneren Durchmesser des Mantels 50 komplementär ist. Das feuerfeste Material 70 kann einen zylindrischen inneren Durchmesser oder ein Profil oder einen sich verringernden Durchmesser oder eine Abschrägung nach innen aufweisen, welche sich nach unten hin zur Rohrplatte 18 erstreckt, z. B. indem es zur Schräge des Mantels 50 komplementär ist, damit das feuerfeste Material 70 eine ausreichende Dicke für den gewünschten Isolationsgrad aufweist.
Wie in Fig. 4 zu sehen ist, umfaßt die Flanschanordnung 16 einen oberen Flansch 400, einen unteren Flansch 402 und eine Primärdichtung 404, welche durch mehrere von in radialen Abständen angeordneten Bolzen 406 zusammengehalten werden. Der obere Flansch 400 hat eine ringförmige Dichtungsfläche 408 und einen ringförmigen Bolzensockel 410 in einem im allgemeinen konzentrischen Verhältnis. Der Bolzensockel 410 ist bezüglich der Dichtungsfläche 408 axial nach oben abgestuft und liegt radial außerhalb der Dichtungsfläche 408. Die Dichtungsfläche 408 hat einen inneren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des Flansches 400 und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des Bolzensockels 410. Der Bolzensockel 410 hat einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser des Flansches 400.
Der untere Flansch 402 hat einen nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz 412, eine ringförmige Vertiefung 414, eine ringförmige Dichtungsfläche 416 und einen ringförmigen Bolzensockel 418, im allgemeinen in einem konzentrischen Verhältnis. Der Fortsatz 412 hat einen inneren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des unteren Flansches 402 und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser der Vertiefung 414. Die Vertiefung 414 hat einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser der Dichtungsfläche 416, welche einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des Bolzensockels 418 aufweist. Der Bolzensockel 418 hat einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser des unteren Flansches 402. Die Dichtungsfläche 416 ist hinsichtlich der Vertiefung 414 gestuft, und der Bolzensockel 418 ist wiederum ausgehend von der Dichtungsfläche 416 aus gestuft.
Die Bolzen 406 werden jeweils durch Einschieben in eine obere Bohrung 420 aufgenommen, die im unteren Flansch 400 ausgestaltet ist, und sind in eine entsprechende untere Bohrung 422 eingeschraubt. Die Bohrungen 420 und 422 sind im allgemeinen bezüglich der entgegengesetzten ringförmigen oberen und unteren Bolzensockel 410 und 418 quer angeordnet. Der obere Bolzensockel 410 besitzt im allgemeinen einen inneren Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der innere Durchmesser des unteren Bolzensockels 418, um eine Ausrichtung der unteren und oberen Flansche 400 und 402 auf den Stufen zwischen den Bolzensockeln 410 und 418 und den Dichtungsflächen 408 und 416 zu erlauben.
Die Dichtung 404 wird im allgemeinen zwischen den oberen und unteren Dichtungsflächen 408 und 416 zusammengedrückt. Die Dichtung 404 ist aus einem herkömmlichen Dichtungsmaterial (z. B. einer festen, weichgeglühten 4 bis 6%-igen Chromstahllegierung) gefertigt, die für die vorgesehenen Betriebsbedingungen geeignet ist, einschließlich der Nenntemperatur und -Druck. Die Dichtung 404 hat im allgemeinen einen äußeren Durchmesser angrenzend an die äußeren Durchmesser der oberen und unteren Dichtungsflächen 408 und 416, und einen inneren Durchmesser angrenzend an den inneren Durchmesser der unteren Dichtungsfläche 416. Die Kompression der Dichtung 404 zwischen den gegenüberliegenden Dichtungsoberflächen 408 und 416 stellt im allgemeinen die Primärabdichtung zwischen den Flanschen 400 und 402 dar.
Die Lippe 48 umfaßt bevorzugt einen ringförmigen nach unten weisenden Fortsatz 52 und eine im allgemeinen konzentrische ringförmige Dichtungsvertiefung 426. Der nach unten weisende Fortsatz 52 hat einen äußeren Durchmesser angrenzend an, jedoch geringfügig kleiner als der innere Durchmesser der unteren Dichtungsfläche 416 und einen inneren Durchmesser angrenzend an, jedoch geringfügig größer als der äußere Durchmesser des nach oben weisenden Fortsatzes 412. Der nach unten weisende Fortsatz 52 wird somit in der Vertiefung 414 aufgenommen. Die Dichtungsvertiefung 426 hat einen äußeren Durchmesser angrenzend an, jedoch bevorzugt geringfügig größer als der äußere Durchmesser des nach oben weisenden Fortsatzes 412 und einen inneren Durchmesser angrenzend an, jedoch bevorzugt kleiner als der innere Durchmesser des nach oben weisenden Fortsatzes 412. Der nach oben weisende Fortsatz 412 wird somit in der Dichtungsvertiefung 426 aufgenommen.
Das Eingreifen der nach oben und nach unten weisenden Fortsätze 412 und 52 in die jeweiligen Vertiefungen 426 und 414 dient zum Eingreifen der Lippe 48 in die Flanschanordnung 16. Ein dichtendes Eingreifen zwischen dem Fortsatz 412 und der Vertiefung 426 bewirkt bevorzugt eine Abdichtung zwischen den Kammern 40 und 42 (siehe Fig. 1) und verhindert das Zirkulieren von heißem Fluid zwischen der Lippe 48 und der Flanschanordnung 16. Eine geeignete Abdichtung kann erhalten werden, indem beispielsweise eine obere Oberfläche des nach oben weisenden Fortsatzes 412 mit einem 1/4-Inch INCONEL 600 Legierungsschweißauftrag (engl. "alloy weld overlay") für eine Oberfläche von 80 RMS und die Vertiefung 426 mit einem 1/8-Inch INCONEL 600 Legierungsschweißauftrag für eine Oberfläche von 80 RMS versehen werden. Andere herkömmliche Abdichtungsmittel, z. B. eine Dichtung, könnten ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden.
Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, ermöglicht die Kombination der Rohrkappe 60, der Lochplatte 26, der Rohrplatte 18, des Rohrbündels 20 und der Öffnungen 62 das Durchfließen von Fluiden aus der rohrseitigen Kammer 40 in das Rohrbündel 20. Die jeweiligen Öffnungen 62 und die Rohrkappen 60 sind bevorzugt konzentrisch. Die Rohrkappen 60 enthalten jeweils mehrere Perforationen 114, welche im Durchmesser kleiner sind als die jeweilige darunterliegende Öffnung 62, die sich auf der Lochplatte 26 unterhalb der Rohrkappe 60 befindet. Jede Öffnung 62 erstreckt sich durch die Lochplatte 26 zu einem jeweiligen Rohr 28. Die Rohrkappen 60 tragen dazu bei, eine Verstopfung der Öffnungen 62 und der Rohre 28 durch Trümmer zu verhindern. Die Öffnungen 62 ermöglichen eine gleichmäßige Verteilung des Fluidstroms durch die Rohre 28. Außerdem kann der Katalysator aus den Rohren 28 entfernt werden, indem die Teile der Lochplatte 26 entfernt werden und indem geeignete Entfernungsverfahren angewandt werden, wie etwa Absaugen des Katalysators aus den Rohren 28. Wenn die Lochplatte 26 und Rohrkappen 60 entfernt sind, kann auch neuer oder zusätzlicher Katalysator dem Rohrbündel 20 zugeführt werden.
In Fig. 6 und 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Endkappe 118 dargestellt, welche mehrere Perforationen 120 aufweist. Jedes Rohr 28 besitzt an seinem unteren Ende befestigt eine Endkappe 118, um Katalysatormaterial im Rohr 28 zurückzuhalten. Reaktionsprodukte aus den katalysatorgefüllten Rohren 28 treten aus den Perforationen 120 aus der Endkappe 118 aus. Die Perforationen 120 sind daher so ausgestaltet, daß sie klein genug sind, um den Katalysator im Rohr 28 zurückzuhalten, jedoch groß genug sind, um die Reaktionsprodukte mit einem vorteilhafterweise geringen Druckverlust daraus ausfließen zu lassen.
Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, wird die vielteilige Konstruktion der Lochplatte 26 durch eine oder mehrere Nähte 122 zwischen den abgrenzenden Abschnitten der Lochplatte 26 ermöglicht.
Mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt ist, ist der Mantel 50 bevorzugt aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, um die reduzierenden thermischen Beanspruchungen, welche sich im Betrieb entwickeln können, zu vermindern. Die Rohrplatte 18 ist im allgemeinen aus einer Hochtemperaturlegierung (z. B. aus rostfreiem Edelstahl 347) mit einem relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt. Ein unterer exponierter Abschnitt 902 des Mantels 50, d. h. unterhalb des Trägerringes 80 (siehe Fig. 3), ist bevorzugt aus derselben oder einer ähnlichen Hochtemperaturlegierung hergestellt und direkt an die Rohrplatte 18 angeschweißt. Die Lippe 48 und ein oberer Abschnitt 904 des Mantels 50 sind bevorzugt aus denselben oder unterschiedlichen Materialien gefertigt, die für relativ kühlere Temperaturen geeignet sind, (z. B. eine 1 1/4% Chrom-1/2% Molbybdän- Stahllegierung), welche im allgemeinen einen relativ geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Ein mittlerer, zwischen die Abschnitte 902 und 904 geschweißter Abschnitt 906 des Mantels 50 ist bevorzugt aus einem Material mit einem mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt (z. B. INCONEL Chrom- Nickellegierung), um die thermischen Beanspruchungen zu verringern, welche sich entwickeln könnten, wenn der Mantel 50 aus nur einem oder zwei Materialien hergestellt wäre.
Bezugnehmend auf Fig. 9 und 10 kann der Mantel 50 ebenso durch Schweißen oder ansonsten durch Befestigen von mehreren längsgerichteten Rippen 910 an den Mantel 50 verstärkt werden. Die Rippen 910 werden bevorzugt an einer inneren Fläche des Mantels 50 befestigt, wobei sie sich vertikal erstrecken, um die Schweißfläche zwischen dem unteren Abschnitt 904 und dem mittleren Abschnitt 906 zu überspannen. Die Rippen 910 sind bevorzugt aus einem geeigneten hochfesten Material hergestellt, welches dasselbe sein kann wie dasjenige des unteren Abschnitts 904 oder des mittleren Abschnitts 906. Die Lippe 48 kann ebenfalls mehrere mit Windungen versehene Bohrungen 912 aufweisen, durch welche die gesamte Anordnung der Trägerstruktur 14, der Rohrplatte 28 und des Rohrbündels 20 (siehe Fig. 2) zum Ersatz hochgezogen werden kann, falls dies nötig ist, indem beispielsweise Ringschrauben (nicht gezeigt) in die Bohrungen 912 geschraubt werden und ein geeignetes Kabel von einem Kran, einer Winde, einem Hebezug o. dgl. durch die Ösen hindurchgeführt wird.
Wenn die Flanschanordnung 16 entkoppelt und der Kopf 41 entfernt ist, können das Rohrplattentragelement 14, einschließlich der vormontierten Rohrplatte 28, Rohrbündels 20 und feuerfesten Mantelmaterialien 68, 70, über den Behälter hinaufgezogen werden und so herabgelassen werden, daß die Lippe 48 in den unteren Flansch 402 eingreift, wobei der nach unten weisende Fortsatz 52 in die Vertiefung 414 aufgenommen wird. Gleichzeitig greift der nach oben weisende Fortsatz 412 des unteren Flansches 402 in die Dichtungsvertiefung 426 der Lippe 48 ein. Während des Einsetzens des Rohrplattentragelements 14, der Rohrplatte 18 und des Rohrbündels 20 wird im allgemeinen darauf geachtet, daß das feuerfeste Material 38 nicht beschädigt wird. Sobald die Lippe 48, das Rohrplattentragelement 14, die Rohrplatte 18 und das Rohrbündel 20 korrekt an ihrem Platz innerhalb des Behälters 12 sitzen, wird die Dichtung 404 auf die Dichtungsfläche 416 gelegt, und die keramische Dichtung 82 wird auf dem oberen Ende des feuerfesten Mantelmaterials 70 plaziert. Wenn die Dichtung 404 an ihrem Platz ist, wird der Kopf 41 über den Behälter 12 gehoben und so gesenkt, daß der obere Flansch 400 in den unteren Flansch 402 eingreift und die Bolzenlöcher oder Bohrungen 420, 422 vertikal ausgerichtet sind. Die Bolzen 406 durchsetzen die obere Bohrung 420, greifen mithilfe ihrer Windungen in die entsprechende untere Bohrung 422 ein und werden auf die entsprechende Verdrehungskraft festgeschraubt. Wenn die Bolzen 406 festgedreht werden, bildet die Dichtung 404 eine Primärabdichtung und eine Sekundärabdichtung bildet sich zwischen der Lippe 48 und der Flanschanordnung 16, und eine thermische Abdichtung bildet sich zwischen den angrenzenden feuerfesten Materialien 38a und 70.
Sobald Betriebstemperaturen innerhalb des Behälters 12 erreicht sind, dehnt sich das Rohrplattentragelement 14 aus, wobei sich die Größe des Dehnspaltes 73 verändert, und es kann zu einer leichten Berührung zwischen der zylindrischen Wand 72 und der Außenwand 46 kommen.
Es ist zu berücksichtigen, daß dieser oder andere Hochtemperaturwärmeaustauscher im Rahmen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden können, um Rohrbündel zu tragen, welche mit Katalysator gefüllt sein können oder nicht, welche das innere feuerfeste Material nicht berühren und welche die inneren Komponenten effektiver tragen. Beispielsweise könnte eine untere Rohrplatte die Verteilerplatte ersetzen, und es könnte eine zusätzliche Öffnung zwischen den Rohrplatten angeordnet sein zum Betrieb des Behälters als Wärmeaustauscher ohne Reaktion. Das rohrseitige Fluid könnte von einem unteren Kopf abgezogen werden, welcher sich unterhalb der unteren Rohrplatte befindet; das schalenseitige Fluid könnte aus den Öffnungen zwischen der Rohrplatte eingeführt und abgezogen werden.

Claims

1. Hochtemperaturwärmeaustauscher (10) zur Übertragung von Wärme zwischen schalenseitigen und rohrseitigen Fluiden, umfassend:

einen feuerfest ausgekleideten Behälter (12) mit einem oberen und einem unteren Ende;

eine dem oberen Ende des Behälters (12) benachbarte Flanschanordnung (16);

ein Rohrbündel (20), welches im Behälter (12) zwischen dem oberen und unteren Ende gehalten ist, wobei das Rohrbündel (20) mehrere Rohre (28) umfaßt, die von einer Rohrplatte (18) herabhängen; und ein Rohrplattentragelement (14);

dadurch gekennzeichnet, daß

das Rohrplattentragelement (14) eine ringförmige Lippe (48) mit einem nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz (52), angebracht in der Flanschanordnung (16);

einen Mantel (50), der von der Lippe (48) herabhängt und an einem unteren Ende des Mantels (50) an der Rohrplatte (18) befestigt ist;

eine erste feuerfeste Mantelauskleidung (68) an einer Außenfläche des Mantels (50), die sich von angrenzend an die Rohrplatte (18) nach oben hin zur Lippe (48) erstreckt;

und eine zweite feuerfeste Mantelauskleidung (70) an einer Innenfläche des Mantels (50), die sich von angrenzend an die Lippe (48) nach unten hin zur Rohrplatte (18) erstreckt, umfaßt;

worin die erste und zweite feuerfeste Mantelauskleidung (68, 70) in Längsrichtung mindestens mit einem Abschnitt der Innen- und Außenflächen des Mantels überlappen.

2. Austauscher (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz (52) der Lippe (48) angrenzend an einen äußeren Durchmesser davon, in Eingriff mit einem nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz (412) eines unteren Flansches (402) der Flanschanordnung (16) angrenzend an einen inneren Durchmesser darin, worin der nach unten weisende Fortsatz (52) einen größeren inneren Durchmesser aufweist als der äußere Durchmesser des nach oben weisenden Fortsatzes (412).

3. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die Flanschanordnung eine Dichtung (404) angeordnet zwischen einer oberen Dichtungsfläche (408) eines oberen Flansches (400) und einer unteren Dichtungsfläche (416) eines unteren Flansches (402) umfaßt, wobei die untere Dichtungsfläche (416) einen inneren Durchmesser angrenzend an die Lippe (48) und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser der oberen Dichtungsfläche (408) aufweist.

4. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die Flanschanordnung (16) einen nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz (412) mit einer Dichtungsoberfläche aufweist, um an eine Dichtungsoberfläche der Lippe (48) anzugreifen, um eine Abdichtung zwischen einer oberen rohrseitigen Kammer (40) auf einer Seite der Rohrplatte (18) und des Mantels (50) und einer schalenseitigen Kammer (42) auf der anderen Seite der Rohrplatte (18) und des Mantels (50) zu bilden.

5. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die Flanschanordnung (16) eine ringförmige Vertiefung (414) aufweist, um an einen nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz (52) der Lippe (48) anzugreifen.

6. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die Flanschanordnung (16) eine Primärdichtung (404), angeordnet zwischen gegenüberliegenden Primärdichtungsflächen auf oberen und unteren Flanschen (400, 402), und mehrere mit Radialabstand angeordnete Bolzen (406) umfaßt, welche den oberen und unteren Flansch (400, 402) zusammendrücken, um die Dichtung (404) zur Bildung einer Primärabdichtung zwischen der Dichtung (404) und den Dichtungsflächen (408, 416) zusammenzupressen.

7. Austauscher (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine ringförmige keramische Dichtung (82), angeordnet zwischen einem oberen Ende der zweiten feuerfesten Mantelauskleidung (70) und einem unteren Ende einer hochdichten feuerfesten Auskleidung (38) des Behälters (12) angrenzend an eine zweite feuerfeste Mantelauskleidung (70), um eine thermische Abdichtung zwischen den jeweiligen feuerfesten Materialien (38, 70) zu bilden.

8. Wärmeaustauscher (10) nach Anspruch 1, umfassend:

einen oberen Flansch (400) in der Flanschanordnung (16) mit einer ringförmigen konzentrischen Dichtungsfläche (408) des oberen Flansches und einem Bolzensockel (410) des oberen Flansches, wobei die Dichtungsfläche (408) einen inneren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des oberen Flansches (400) und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des Bolzensockels (410) aufweist, wobei der Bolzensockel (410) einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser des oberen Flansches (400) aufweist;

einen unteren Flansch (402) in der Flanschanordnung (16) mit einem nach oben weisenden konzentrischen ringförmigen Fortsatz (412), einer ringförmigen Vertiefung (414), einer Dichtungsfläche (416) des unteren Flansches und einem Bolzensockel (418) des unteren Flansches, wobei der nach oben weisende Fortsatz (412) einen inneren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des unteren Flansches (402) und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser der ringförmigen Vertiefung (414) aufweist, wobei die Dichtungsfläche (416) einen inneren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser der ringförmigen Vertiefung (414) und einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser des Bolzensockels (418) aufweist, und wobei der Bolzensockel (418) einen äußeren Durchmesser angrenzend an einen äußeren Durchmesser des unteren Flansches (402) aufweist;

den nach unten weisenden ringförmige Fortsatz (52) der Lippe (48) mit einem äußeren Durchmesser angrenzend an den inneren Durchmesser der Dichtungsfläche (416) des unteren Flansches und einem inneren Durchmesser angrenzend an den nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz (412), um den nach unten weisenden ringförmigen Fortsatz (52) in die ringförmige Vertiefung (414) eingreifen zu lassen;

eine Lippendichtungsvertiefung (426) mit einem äußeren Durchmesser angrenzend an den inneren Durchmesser des nach unten weisenden Fortsatzes (52) und einem inneren Durchmesser angrenzend an einen inneren Durchmesser angrenzend an den nach oben weisenden Fortsatz (412), um eine Abdichtung zwischen der Lippendichtungsvertiefung (426) und dem nach oben weisenden ringförmigen Fortsatz (412) des unteren Flansches (402) zu bilden;

eine Dichtung (404), die zwischen den Dichtungsoberflächen (408, 416) des oberen Flansches und des unteren Flansches zusammengedrückt ist, um damit eine Primärabdichtung zu bilden;

mehrere mit Radialabstand angeordnete Bolzen (406), die Bohrungen (420) durchsetzen, die sich in den Bolzensockel (410) des oberen Flansches öffnen, und in Bohrungen (422), die sich in den Bolzensockel (418) des unteren Flansches öffnen, eingeschraubt sind;

eine Stufe von der Dichtungsfläche (416) des unteren Flansches hin zum Bolzensockel (418) des unteren Flansches, welche zu einer Stufe von der Dichtungsfläche (408) des oberen Flansches zum Bolzensockel (410) des oberen Flansches paßt, worin die Stufe des unteren Flansches einen geringfügig größeren Durchmesser als die Stufe des oberen Flansches aufweist, um eine konzentrische Ausrichtung des oberen und unteren Flansches (400, 402) zu ermöglichen.

9. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin der Mantel (50) mehrere Abschnitte umfaßt, umfassend einen oberen Abschnitt (904) angrenzend an die Lippe mit einem relativ niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einen unteren Abschnitt (902) angrenzend an die Rohrplatte (18) mit einem relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einen mittleren Abschnitt (906), der zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt (904, 902) angeordnet ist, mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der niedriger ist als der des unteren Abschnitts (902) und höher als der des oberen Abschnitts (904).

10. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die erste feuerfeste Auskleidung (68) angrenzend an eine Außenoberfläche des Mantels (50) durch eine Haltewand (72) gehalten ist, die in einem Radialabstand vom Mantel (50) angeordnet ist und damit durch einen quer verlaufenden Ring (74) verbunden ist, der am Mantel (50) befestigt ist und sich radial nach außen hin zum unteren Ende der Haltewand (72) erstreckt.

11. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin die zweite feuerfeste Auskleidung (70) angrenzend an eine innere Oberfläche des Mantels (50) auf einem Trägerring (80), der am Mantel (50) befestigt ist, gehalten ist.

12. Austauscher (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend bei Raumtemperatur einen Dehnspalt (73) zwischen einer gegenüberliegenden Wand (46) des Behälters und der ersten feuerfesten Mantelauskleidung (68), um eine thermische Ausdehnung des Mantels (50) bei Betriebstemperaturen zu ermöglichen.

13. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin eine angrenzend an einen unteren Abschnitt des Mantels (50) an einer inneren Oberfläche des Behälters befestigte interne feuerfeste Schicht (38) eine radial sich verjüngende Oberfläche (78) aufweist, welche zu einer Schräge des Mantels (50) komplementär ist, und der Mantel (50) sich bei Raumtemperatur davon in einem Radialabstand befindet, um bei Betriebstemperaturen eine thermische Ausdehnung zu erlauben.

14. Austauscher (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Lochplatte (26), die über der Rohrplatte (18) angebracht ist, wobei die Lochplatte (26) mehrere Öffnungen (62) darin aufweist zur Kommunikation von rohrseitigem Fluid.

15. Austauscher (10) nach Anspruch 14, weiterhin umfassend: mehrere perforierte Kappen (60), von denen jede an eine obere Fläche der Lochplatte (26) über einer entsprechenden Öffnung (62) angebracht ist.

16. Austauscher (10) nach Anspruch 15, worin die Rohre (28) zum Halten von Katalysator für eine Reaktion von Fluid innerhalb der Rohre (28) geeignet sind.

17. Austauscher (10) nach Anspruch 16, worin jedes Rohr (28) eine perforierte untere Endkappe (118) aufweist, um darauf den Katalysator zu halten und einen Fluiddurchfluß zu erlauben.

18. Austauscher nach Anspruch 1, worin der Behälter eine Verteilerplatte (24) enthält, die von der Rohrplatte (18) gehalten ist und angrenzend an das untere Ende des Behälters (12) angeordnet ist zur Verteilung von Wärmefluid über die Rohre (28).

19. Austauscher (10) nach Anspruch 1, worin mehrere horizontale Prallplatten (34) mit Längsabstand im Rohrbündel (20) angeordnet sind, das von der Rohrplatte (18) gehalten ist.

20. Verfahren zum Halten eines Rohrbündels (20) in einem feuerfest ausgekleideten Hochtemperaturwärmeaustauscher (10), umfassend:

Befestigen der oberen Enden mehrerer Rohre (28) in einer Rohrplatte (18), um davon herabzuhängen;

Anbringen eines Mantels (50) an die Rohrplatte (18), worin der Mantel (50) eine ringförmige Lippe (48) aufweist, die sich von der Rohrplatte (18) in einem Abstand befindet;

Auskleiden des Mantels (50) mit einer ersten feuerfesten Mantelauskleidung (68) an einer Außenfläche des Mantels (50) von einem Querverbindungsring (74) hin zur Lippe (48);

Auskleiden des Mantels mit einer zweiten feuerfesten Mantelauskleidung (70) an einer Innenfläche des Mantels (50) von einem Trägerring (80), der in einem Abstand oberhalb des Verbindungsringes (74) angeordnet ist, bis angrenzend an die Lippe (48), um den Mantel (50) mit der ersten und der zweiten feuerfesten Auskleidung (68, 70) zu überlappen;

Senken des Rohrbündels (20) in einen feuerfesten Behälter (12) und Eingreifenlassen eines von der Lippe (48) nach unten weisenden ringförmigen Fortsatzes (52) in eine entsprechende ringförmige Vertiefung (414), die in einer ersten Flanschfläche an einem oberen Ende des Behälters (12) ausgestaltet ist, um die Lippe (48) in den unteren Flansch (402) eingreifen zu lassen und den Mantel (50), die Rohrplatte (18) und das Bündel (20) daran aufzuhängen;

Anordnen eines Kopfes (41) auf dem Behälter (12), umfassend einen zweiten Flansch (400), der zu dem ersten Flansch (402) paßt, um eine Primärabdichtung zwischen den Flanschen (400, 402) und eine Sekundärabdichtung zwischen der Lippe (48) und den Flanschen (400, 402) zu bilden.