DE8704049U1 - Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlung - Google Patents

Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlung

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Description

JJ J** * ♦«· ·»
L. & C. Steinmüller GmbH 5270 Gummersbach, den 19.01.1986 Postfach 10 08 55/65
Beschreibung Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlung der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.
Aus dem Prospekt der Änmelderin - "Anlagen- und Apparatebau, Komponenten und Teilkreisläufe" (1986), Seiten 32 bis 35 - sind typische Bauarten von NHg-Verbrennungselementen mit nachgeschalteter Abwärmenutzung bekannt.
Die Reaktionswärme der NHg-Verbrennung wird nicht immer ausschließlich in einen Wasser-Dampf-Kreislauf abgeführt. Abhängig von dem jeweiligen Prozeß kann es verfahrenstechnisch zweckmäßig sein, eine sogenannte Restgaserhitzung zwischenzuschalten. Auf Seite 35 ist im linken oberen Bild eine Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlurj dargestellt, bei dem der Restgaswärmetauscher in einem Druckbehälter in das System des dampferzeugenden Wärmetauschers integriert ist.
Der dort gezeigte Gas-Gas-Wärmetauscher mit einer Vielzahl von sich zwischen zwei Rohrplatten erstreckenden Rohren ist als Schwimmkopfapparat ausgeführt, und das Restgas wird im Gegenstrom zum Prozeßgas geführt. Oberhalb des Gas-Gas-Wärmetauschers ist ein Katalysatornetz angeordnet, das den Eintrittsdurc.hmesser des Behältermantels bestimmt.
dem Gas-Gas-wärmetauscher
&bgr; 2
ist eine spiralförmige Heizfläche angeordnet, die in den Wasser-Dampf-Kreisläuf als Verdampfer" oder überhitzer eingeschaltet sein kann*
Wie aus dem Bild ersichtlich ists muß der Behältermantel auf den Durchmesser des Gas-Gas-Wärmetauschers eingezogen Werden, so daß der Behältermantel mindestens einen Schuß mit einem konischen übergang aufweisen muß, der herstellungstechnisch Schwierigkeiten bereitet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei der der Druckbehälter einen eifacheren Aufbau aufweisen kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem geradzylindrischen und zumindest den Gas-Gas-Wärmetauscher umgebenden Behälterschuß eine in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebundene spiralförmig gewickelte Heizfläche zwischen dem Gas-Gas-Wärmetauscher und der Innenwandung des Behälterschusses angeordnet ist, Die Heizfläche kann in den Wasser-Dampf-Kreislauf als Verdampfer, überhitzer oder Speisewasservorwärmer eingeschaltet sein. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung muß der von der Erzeugung des Prozeßgases her erforderliche Druckbehälterdurchmess^r, f der z.B. durch den Netzdurchmesser des Katalysators vorgegeben ist, nicht mehr auf den Durchmesser des Gas-Gas-Wärmetauschers eingezogen werden, so daß der Druckbehältermäntel aus einem Schuß ohne konischen Übergang bestehen kann.
Wie bei dem bekannten Abhitzesystem mit integriertem Restgaserhitzer besteht der Gas-Gas-Wärmetauscher vorzugsweise aus zwei Rohrplatten und einer Vielzahl von sich zwischen den Rohrplatten erstreckenden Rohren. Während bei dem bekannten Abhitzekessel die untere Rohrplatte an der Innenwandung des Behältermantels
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befestigt ist* wird bei der erfindungsgöfnäßen Ausführung bevorzugt* daß die untere Rohrplatte übef eine Stützkonstruktion auf dem Behälterboden abgestützt ist. Somit können sich die Rohrplatten im wesentlichen nur über den Durchmesser des Gas-^Gas-Wärmetauschers erstrecken und können unabhängig von dem Druckbehälterdurchmesser gewählt werden.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Stützkonstruktion zugleich als Gasverteilungsraum für die untere Rohrplatte dient.
Eine besonders einfache Führung des aus dem Gas-Gas-Wärmetauscher austretenden und durch ihn abgekühlten Prozeßgases wird erzielt, wenn das den Gas-Gas-Wärmetauscher an dessen unterem Ende verlassende Prozeßgas in einen den Gas-Gas-Wärmetauscher umgebenden Ringkanal umlenkbar ist und aus diesem an seinem oberen Ende in die spiralförmig gewickelte Heizfläche umlenkbar ist. Durch diese Führung des Prozeßgasstromes um jeweils 180° kann ein wartungsfreundlicher Aufbau des Druckbehälterschusses mit nur einer Flanschverbindung an seinem unteren Ende erzielt werden, während beim Stand der Technik - wie aus der Figur ersichtlich ist - zwei Flanschverbindungen im Mantelbereich erforderlich sind.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Stötzkontruktion für den Gas-Gas-Wärmetauscher zugleich als Gassammei raum für das aus der Heizfläche austretende Prozeßgas dient.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das aus dem Gas-Gas-Wärmetauscher ausströmende heiße Hilfsgas über ein sich durch den Gasverteilungsraum des kalten Hilfsgases und durch den Behälterboden erstreckendes Auslaßrohr abführbar ist.
Im Vorstehenden ist zunächst aer Stand der Technik und die
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Aufgabenstellung anhand der Abhitzenutzung bei der Verbrennung von NH* beschrieben yordeni
Bei der Erzeugung verschiedener Prozeßgase wie Methanol, Äthylen, NH3 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls eingesetzt werden, wobei als Hilfsgas Luft, Erdgas oder dergleichen erwärmt werden können. Die Hilfsgase müssen nicht unbedingt mit der Erzeugung des ProZeßyäseS gekoppelt Sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nun anhand der beigefügten einzigen Figur im Zusammenhang mit einer NH^-Verbrennung in Salpetersäureanlagen beschrieben werden
Der Druckbehälter (1) wird von einer Brennerhaube (2) einem geradzylindrischen Behältermantel (3) und einem Behälterboden (4) aufgebaut. Der Brennerhaube (2) wird über einen Einlaß (2a) Ammoniak und Luft zugeführt. Als Katalysator für die Oxidation von Ammoniak und Luft ist ein sich quer über den Behälter erstreckendes Katalysatornetz (2b) vorgesehen. Die an dem Netz ablaufende Oxidation ist exotherm, und es entsteht ein Prozeßgas (PG) mit Temperaturen von ca. 9000C . Dem Netz ist eine als Verdampfer oder Überhitzer geschaltete Spiralheizfläche (5) nachgeschaltet.
Koaxial zum Behältermantel (3), der mit einer Wandkühlfläche (3a) versehen ist, erstreckt sich ein als Schwimmkopfapparat ausgebildeter Gas-Gas-Wärmetauscher (6). Dieser= weist eine untere Rohrplatte (7), eine obere Rohrplatte (8) eine Vielzahl von sich zwischen den Rohrplatten erstreckenden Rohren (9), eine Umlenkhaube (10), mit radialen Gasverteilungblechen (11), mehrere Umlenkbleche (12) und ein Gasabführungsrohr (13) auf.
Die untere Rohrplatte (7) ist durch einen geschlossenen Stützzylinder (14) auf dem Boden (4) des Behälters
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abgestützt. Der Stützzylinder baut zusammen mit der unteren Rohrplatte (7), die einen etwas größeren Durchmesser als die obere Rohrplatte (8) aufweist, eine Gasverteilungsraum auf, in den über einen seitlichen Anschlußstutzen (15) zu erwärmendes Restgas einströmt.
Der Gas-Gas-Wärmetauscher (6) ist bis auf einen oberen Eintrittsbereich (EB), über den das heiße Prozeßgas (PG) zwischen die von dem Hilfgas (HG) (hier dem sogenannten Restgas) durchströmten Rohre (9) treten kann, und einem Austrittsbereich (AB) von einem Mantel (16) umgeben. Der Mantel (16) baut zusammen mit einem auf Abstand zu ihm angeordneten Innenzylinder (17) einer Spiralheizfläche (18) einen unten durch die Rohrplatte (7) geschlossenen Ringkanal (19) auf. Das über den Austrittsbereich (AB) in den Ringkanal (19) eintretenden und nach oben umgelenkte Prozeßgas wird durch eine Umlenkhaube (20) von oben in die Spiralheizfläche (18) eingeleitet und durchströmt diese von oben nach unten, wobei eine Führung durch ein an seinem oberen Ende mit der Umlenkhaube (20) verbundenes außen liegendes Führungsblech (21) erfolgt. Der Stützzylinder (14) und der Führungszylinder (17) können von einem durchgehenden Zylinder gebildet sein, so daß auch die Heizfläche (18) zumindest teilweise auf dem Boden (4) abgestützt wird. Zwischen der Außenfläche des Führungsbleches (21) und der Innenfläche der Heizfläche (3) verbleibt ein Ringspalt, der nach unten durch ein Blech {22) gasdicht abgeschlossen ist.
Das aus der Heizfläche (18) austretende abgekühlte Gas wird in dem Raum zwischen der Innenwandung des Bodens und der Außenwandung des Stützzylinders (14) gesammelt und über einen Stutzen (23) seitlich abgeführt. Der stehende |
Behälter (1) ist über eine Stützkonstruktion (24) auf dem | Boden abgestützt.
Die Heizfläche (18) kann als Verdampfer, überhitzer oder j Speisewasservorwärmer geschaltet seift. I
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Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist der erfindungsgemäße Druckbehälter (1) nur die Flanschverbindungen (4/3) und (3/2) auf. Im Bereich der Heizfläche (18) besteht somit nur eine Flanschverbindung.
(Hierzu 1 Blatt Zeichnungen)

Claims (6)

L. SC. Steinmüller GmbH 5270 Gummersbach, den 19.01.1986 Postfach 10 08 55/65 ansprüche
1. Vorrichtung zur Prozeßgasabkühlung mit einem in seinem oberen Eintrittsmanteldurchmesser durch die Erzeugung des Prozeßgases vorbestimmten stehenden Druckbehälter einschließlich in einen Wasser-Dampf-Kreislauf eingebundenen Wandheizflächen und mit einem koaxial im Druckbehälter angeordneten und vom Prozeßgas und einem zu erwärmenden Gas (Hilfsgas) beaufschlagten 3as-Gas-Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geradzyline -ischen und zumindest den Gas-Gas-Wärmetauscher (6) umgebenden Behälterschuß (3) eine in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebundene spiralförmig gewickelte Heizfläche (18) zwischen dem Gas-Gas-Wärmetauscher und der Innenwandung des Behälterschusses (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem zwei Rohrplatten und eine Vielzahl von Rohren aufweisenden Gas-Gas-Wärmetauscher, dadurch gekennzei chnet , daß die untere Rohrplatte (7) über eine Stützkonstruktion (14) auf dem Behälterboden (4) abgestützt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion (14) zugleich als Gasvertei lungsraiim für die untere Rohrplatte (7) dient.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
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dadurch gekennzeichnet, daß das den Gas-Gas-Wärmetauscher (6) an dessen unterem Ende (AB) verlassende Prozeßgas (PG) in einen den Gas-Gas-Wärmetauscher umgebenden Ringkanal (19) umlenkbar ist und aus diesem an seinem oberen Ende in die spiralförmig gewickelte Heizfläche (18) umlenkbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion (14) für den Gas-Gas-Wärmetarscher (6) zugleich als Gassammeiraum für das aus der Heizfläche (18) austretende Prozeßgas (PG) dient.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Gas-Gas-Wärmetauscher ausströmende heiße Hilfsgas (RG) über ein sich durch den Gasverteilungsraum des kalten Hilfsgases und durch den Behälterboden (4) erstreckendes Auslaßrohr (13) abführbar ist.
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0314929A1 (de) * 1987-11-04 1989-05-10 Krupp Koppers GmbH Abhitzekessel zur Kühlung von Partialoxidationsrohgas
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DE102010041754A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugen von überhitztem Wasserdampf mittels Solar-Energie basierend auf dem Zwangsdurchlauf-Konzept mit helikaler Wasser/Wasserdampf-Führung sowie Verwendung des überhitzten Wasserdampfs

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