WO2004052525A1 - Ringkanal für die zu- bzw. abführung des wärmeträgers an einem mantelrohrreaktor - Google Patents

Ringkanal für die zu- bzw. abführung des wärmeträgers an einem mantelrohrreaktor Download PDF

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WO2004052525A1 PCT/EP2002/014188 EP0214188W WO2004052525A1 WO 2004052525 A1 WO2004052525 A1 WO 2004052525A1 EP 0214188 W EP0214188 W EP 0214188W WO 2004052525 A1 WO2004052525 A1 WO 2004052525A1
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Friedrich Gütlhuber
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Definitions

  • the invention relates to a ring channel according to the preamble of claim 1.
  • a jacket tube reactor is a fixed bed reactor which offers the possibility of bringing about a heat exchange between the process gas mixture reacting in the fixed bed still within the fixed bed and also between the fixed bed itself and a separate heat transfer medium.
  • the reaction can be either an endothermic or an exothermic one.
  • the fixed bed - essentially a granular catalyst - is located in the tubes (reaction tubes) of a generally vertically arranged reaction tube bundle, the two ends of which are sealed in tube plates and which are surrounded by the heat transfer medium within a reactor jacket surrounding the tube bundle.
  • the process gas mixture is fed to the tubes via a reactor hood spanning the tube plate in question and also discharged via a reactor hood spanning the other tube plate.
  • the heat transfer medium - often a salt bath - is circulated by means of a circulation pump and heated or cooled by a heat exchanger depending on the type of reaction process.
  • pumps and heat exchangers are usually outside the reactor jacket. Accordingly, the heat transfer medium enters the reactor jacket in the vicinity of a tube sheet and emerges from it in the vicinity of the other tube sheet.
  • entry and / or exit points for the heat transfer medium can also be located in intermediate planes of the reactor jacket.
  • a modern jacket tube reactor can contain up to 30,000 tubes or more - in the interest of a uniform reaction sequence and thus a high yield and good selectivity of the reaction product, it is important to find temperature differences in the heat transfer medium of the reactor jacket to keep small and above all to create the same possible flow conditions for all tubes.
  • ring channels surrounding the heat carrier to and from the reactor jacket have been created, which are connected to the inside of the jacket via a ring of windows.
  • Differences in temperature in the heat transfer medium can in principle be kept small by a high flow rate of the same within the reactor, but this places limits on the pump output required for this.
  • Ring channels on jacket tube reactors are known, for example, from DE-Al 601 162. It is also known (see, for example, EP 1 080 780 and EP 1 080 781) to vary the size, spacing and / or arrangement of the windows on ring channels in accordance with the pressure profile occurring in the ring channel.
  • DE-A-34 09 159 also teaches to connect each ring channel to several pumps distributed over the circumference of the reactor. According to DE-A-43 26 643, the ring channels can have a cross-section that decreases from the respective pump connection point, so that the flow conditions in the ring channel with regard to the partial quantities discharged or added through the windows to even out.
  • a ring channel according to DE 100 24 342 A1 on the inlet side of the heat transfer medium can be divided by a horizontal partition into two superposed areas, each of which communicates with the inside of the reactor and is connected to one another via controllable openings.
  • the measures in question whether in terms of manufacturability or in terms of efficiency, can still be supplemented.
  • the object of the invention is to further improve the profitability of ring channels on tubular reactor.
  • the ring channel is given an additional function by the flow influencing means in question. If they are in the form of baffles, a type of vane is created - in the language of the turbine manufacturer - through which the heat carrier flow over the entire reactor circumference in vector form, i.e. in terms of direction and size, is optimally adjustable. In this way, lower throttle losses can be achieved. In addition, a desired distribution of the heat transfer medium over the reactor circumference can be achieved better and more precisely.
  • the flow-influencing means appear in the form of a grating on the ring channel on the heat carrier inlet side, a turbulent flow can be achieved for the outermost rows of tubes of the reaction tube bundle, but in turn a regularly distributed inlet of the heat carrier can be achieved in the desired manner. Either way, through targeted distribution of the heat carrier over the scope of the reaction onsrohrbündel different flow resistances are compensated, as they are caused by different pipe coverings in different radial axial directions (pipes aligned with each other or more or less offset against each other). Further details can be found in the aforementioned parallel patent application PCT / EP02 / 14187 "jacket tube reactor for catalytic gas phase reactions".
  • FIG. 1 shows a somewhat schematic longitudinal section through a tubular reactor with ring channels
  • FIG. 2 shows a cross section through the jacket of a tubular casing reactor at the level of the ring channel on the heat carrier inlet side, including the circulation pump and heat exchanger,
  • FIG. 3 and FIG. 4 each show a cross section similar to FIG. 2, but with guide surfaces in the form of blades on or between the jacket windows of an annular channel,
  • FIG. 9 shows a cross section through a ring channel with a mixer on the heat carrier inlet side, the ring channel being divided into two sections running one above the other by an essentially horizontal wall, 10 shows a cross section through a similarly subdivided annular channel with mixer, the mixer being arranged on the inside of the reactor, however,
  • FIG. 14 shows a cross section similar to that of FIG. 2, but the annular channel is tapered away from the heat transfer medium entry point by an eccentric circular-cylindrical wall,
  • FIG. 15 shows a cross section similar to that of FIG. 14, but with the ring channel itself being arranged eccentrically with respect to the reactor jacket,
  • FIG. 16 shows a detail of a cross section similar to that of FIG. 15 in the inlet area of the heat transfer medium
  • FIG. 17 shows a detail of a cross section similar to FIG. 16, but with a differently designed heat carrier inlet area
  • FIG. 18 shows a cross section similar to FIG. 2 with an asymmetrically divided ring channel
  • FIG. 21 shows a representation similar to FIG. 1 of the upper section of a tubular casing reactor with an annular pipeline which feeds an internal ring channel via a distribution channel from the outside, 22a) and b) a cross section or a detail of a longitudinal section of an annular channel with a continuous window forming an expansion joint,
  • FIG. 25 shows a cross section of an annular channel with expansion joint, which is divided into two superimposed, quasi-independent annular channels by a partition plate extending through it, and
  • 26 shows a broken longitudinal section of the reactor, which shows the support of a jacket tube reactor by means of struts penetrating ring channels.
  • FIG. 1 shows a jacket tube reactor 2 with an upright, ring-shaped reaction tube bundle 6 surrounded by a cylindrical reactor jacket 4, the tubes (reaction tubes) 8 of which are sealed in tube plates 10 and 12 at both ends.
  • Reactor hoods 14 and 16 extend over both tube plates to mediate the entry and exit of the process gas reacting in the tubes 8.
  • Each of the tubes 8 is largely filled with a granular catalyst (not shown) and is surrounded by a (also not shown) heat transfer medium - mostly a molten salt, but sometimes also water or another liquid heat transfer medium - which is by an outside of the Reactor jacket 4 arranged circulation pump (not shown) by is circulated through the reactor jacket 4 and passes through a heat exchanger (heater or cooler) in the main connection or shunt to the circulation pump.
  • a heat transfer medium mostly a molten salt, but sometimes also water or another liquid heat transfer medium - which is by an outside of the Reactor jacket 4 arranged circulation pump (not shown) by is circulated through the reactor jacket 4 and passes through a heat exchanger (heater or cooler) in the main connection or shunt to the circulation pump.
  • the heat carrier is supplied and removed to or from the reactor jacket 4 via ring channels 18 and 20 in the vicinity of the tube sheets 10 and 12.
  • ring channels 18 and 20 In order to provide the heat carrier with an essentially transverse, i.e. To give radial flow, which is preferable in most cases for reasons of better heat exchange between the heat transfer medium and the pipes 8, are located inside the reactor jacket 4 in planes between the ring channels 18 and 20 alternating annular and disk-shaped baffles 22 and 24, through which the tubes 8 at least largely pass.
  • the deflection plates 22 and 24 can, as shown, have partial flow openings 26, through which the partial flows of the heat transfer medium so as to create the same possible flow conditions on all pipes 8.
  • the heat transfer medium in the example shown rises from the bottom, i.e. in the opposite direction to the reaction gas, through the reactor 2, but a flow in the same direction is also conceivable and sometimes appropriate, just as the reaction gas can pass through the reactor from top to bottom or from bottom to top.
  • FIG. 2 shows a horizontal cross section through the reactor jacket 4 within a ring channel 30 on the heat carrier inlet side, similar to the ring channel 20 from FIG. 1.
  • the inner wall 32 of the ring channel 30 is formed by the reactor jacket 4, which has a ring of windows 34 for the passage of the heat carrier ,
  • the ring channel 30 is divided at the heat carrier inlet by a vertical separating plate 36, and both sections 38 and 40 formed in this way are connected via a branched line 42 to one outside the reactor.
  • tors lying circulation pump 44 for the heat transfer medium, while the opposite side of the annular channel 30 is connected via a common line 46 to a heat exchanger 48, for example cooler, also located outside the reactor, for the heat transfer medium.
  • a partition plate similar to partition plate 36 can also be advantageous there in order to stabilize the flow.
  • the windows can vary in many ways within one and the same ring channel in order to take into account the optimal flow conditions for each point when they pass through the reactor jacket.
  • the windows can appear in one or more rows, the size, contour and / or spacing of which can vary from row to row and also across the reactor circumference.
  • the heat transfer medium from the annular channel 30, where it is forced to take a substantially tangential course with respect to the reactor jacket 4 necessarily enters the reactor jacket through the windows 34 with a strong radial component.
  • the heat exchanger as used in some cases, is arranged in the bypass to the circulating pump 44 and, as a result, there is no outlet of the heat transfer medium on the side of the ring channel opposite the pump. Since the heat transfer medium in the tube bundle 6 of the reactor 2 is to take an essentially radial course, it would be expedient to impart to the heat transfer medium flow a radial course with respect to the center axis of the reactor as soon as it exits the windows 34.
  • the windows 34 represent throttling points for the heat transfer medium. In any case, this results in an energy loss with regard to the flow of the heat transfer medium. called, which can be made up for by the performance of the circulation pump 44.
  • flow guide means in the form of vanes 50, 52 and 54 forming guide surfaces are provided on the windows 34 on the inside and / or outside of the reactor jacket 4, which support the deflection of the flow and make it less lossy.
  • the blades 50 and 54 in question assume a position inclined in the direction of flow of the heat transfer medium, while the blades 52 on the inside are directed essentially radially according to FIG.
  • FIGS. 5-7 show, greatly enlarged, various practical designs of the above-described blades for the ring channel 30 on the heat carrier inlet side. While the blades 56 according to FIG. 5 have an ideal shape, which together with the side walls 58 and 60 of the windows 34 form continuously expanding channels 62, FIG. 6 with angled blades 64 made of sheet metal represents an approximate solution. Finally, in addition to the blades 64 from FIG. 6, FIG. 7 shows a plurality of blades 66 running through the respective window 34 which, in addition to a more or less continuous deflection, cause the heat carrier flow entering the reactor jacket 4 to spread. The blades 64, like the blades 66, can be part of a sheet 68 which is welded onto the reactor jacket 4 and, in the case of perforation, can even extend over the windows 34. Such "grids" will be discussed in more detail later.
  • FIG. 8 shows a blade such as 64 or 66 in the interior of an annular channel 70 on the heat carrier inlet side, which on the one hand abuts the lower channel wall 72 and on the other, possibly together men with further blades, is covered on the upper side by a cover plate 74, so as to form a closed flow channel.
  • the window height is preferably 0.05 to 1.0 times the available height, such as, for example, the ring channel height or the distance between the tube sheet and the adjacent baffle plate, and the window width is 0.1 to 0.9 times the window division, wherein the window pitch will be ⁇ 600 mm.
  • the window cross-section and geometry of the flow-influencing agents according to the invention such as e.g. Shovels or grids.
  • the window cross-section and geometry of the flow-influencing agents according to the invention such as e.g. Shovels or grids.
  • the window cross-section as large as possible.
  • all or just some of the parameters just mentioned can be varied over the scope of the reactor.
  • FIG. 9 shows a mixer 78 within an annular channel 80, which is divided into two overlapping sections 84 and 86 by a helically inclined partition 82, for example according to FIG. 13.
  • a horizontal partition wall 82 according to FIGS. 11 and 12 is located approximately at half the wall height.
  • the mixer 78 is fed through the top and bottom openings 88 from the two sections 84 and 86 and has a perforated wall 90 in the region of the windows 34 of the ring channel, which serve as mixing, flow distribution and / or turbulence grids and, if desired, can be multilayered can.
  • a turbulence grid serves primarily to give the heat transfer medium a turbulent flow as it enters the reactor To convey current. More details can be found in the already mentioned parallel patent application PCT / EP02 / 14187 "jacket tube reactor for catalytic gas phase reactions", to which reference is made in this regard.
  • the perforated wall 90 can consist of a standardized perforated plate.
  • the window cross section can be enlarged in a frequently desirable manner and the flow to the inside of the reactor jacket can thus be made more uniform.
  • the formation of a turbulent flow is always favored, ie accelerated, as it should be used for the flow of pipes without exception to achieve good heat transfer.
  • the perforation can also be provided in the reactor jacket 4 instead of individual windows.
  • the direction of the hole is also in the hand, if desired, to create different inflow ratios, especially along the reactor circumference, as is explained in more detail in the already mentioned parallel patent application PCT / EP02 / 14187 "tubular casing reactor for catalytic gas phase reactions". Otherwise, the same hole sizes, hole spacing and the like. As well as the same window sizes, window spacing and the like can be used if it is ensured by variation of the ring channel cross section that the same flow velocities prevail in all cross sections of the ring channel.
  • pressure differences (static as well as dynamic) along the ring channel can be determined not only by the choice of the window geometry, but also by the choice of the lattice parameters, insofar as there are grilles such as perforated walls, or by the choice of the blade geometry, such as dimension, distance, inclination, Curvature or profile.
  • a mixer 92 in the manner of an annular channel, overlapping the respective windows 34 is attached to the inside of the reactor jacket 4.
  • the mixer outlet can be formed by a grid similar to perforated wall 90.
  • blades similar to blades 64 and / or 66 from FIG. 7 can also be provided.
  • FIG. 11 shows an example of a tubular casing reactor 2 with overlapping ring channel sections 84 and 86 on the heat carrier inlet side and on the heat carrier outlet side ring channel 20 and 18, respectively.
  • the two ring channels are at diametrically opposite locations on two circulation pumps 44, but in between a common heat exchanger 48 is connected, which feeds via a suitably continuously adjustable three-way valve 98 into the two overlapping sections 84 and 86 of the ring channel 18 on the heat carrier outlet side.
  • the valve 98 can have the shape of a flap.
  • the two ring channel sections 84 and 86 can be divided by means of an exactly horizontal partition wall 82 and two vertical partition walls 94 and 96, and they have the same cross sections.
  • FIG. 12 shows an example, otherwise like that of FIG. 11, in which only the ring channel on the heat carrier inlet side is divided by horizontal and vertical dividing walls 82, 94 and 96, but the other, according to FIG. 2, has a simple vertical dividing wall 36 in the feed area.
  • the ring channel on the heat carrier inlet side with otherwise the same design as in FIG. 12, can be separated from one another by a helically inclined partition 82 - as described in DE-A-43 26 643, but for both ring channels, if necessary.
  • valve 98 can usually be dispensed with without a disadvantage, since the two heat transfer streams fed into the reaction vessel via the ring channel sections 84 and 86 mix sufficiently.
  • the two ring channel sections 84 and 86 and / or 38 and 40 can have temperature sensors (not shown) which, via the three-way valve 98, automatically control the amount of heat carrier fed into the ring channel sections there according to the temperature difference determined thereby.
  • FIGS. 14 and 15 show rational solutions for such a change in cross-section.
  • an essentially circular-cylindrical, upright partition 104 is mounted eccentrically within a rectangular cross-section that is conventional per se. In this way as well, when using two diametrically opposed circulation pumps, two overlapping ring channel sections similar to sections 84 and 86 from FIG. 13 could be created.
  • FIGS. 16 and 17 show similar heat carrier feeds.
  • a tongue 114 with passage openings 116 is arranged at the heat carrier inlet 110 to the ring channel for the passage of a partial flow of the supplied heat carrier, which thus also passes through the window 34 in the region of the tongue 114 Inside the reactor jacket 4 access.
  • a mixing grill 120 on both sides of the tongue 114 there are suitably curved baffles 118 and, on the inflow side in front of the tongue 114, a mixing grill 120.
  • the tongue 114 could also be made correspondingly narrow, as indicated by the dashed line in FIG. 16, in order to find space between the first two ring channel windows 34, as seen from the central axis 122 of the heat carrier inlet 110.
  • a tongue 124 is replaced by a channel 124 which is open on the inflow side and widens in the manner of a trumpet towards the reactor jacket 4 for receiving a partial flow of the supplied heat transfer medium.
  • FIG. 18 shows how, in an otherwise conventional ring channel 130, two unequal-length ring channel sections 134 and 136 can be formed by a vertical separating plate 132 similar to the separating plate 36 from FIG. 2, in order to move from the ring channel section 134 to the heat exchanger 48 in this example to take into account discharged partial flow.
  • heat exchangers such as heaters, coolers or superheaters can be connected to the circumferential channel at any circumferential points with respect to the heat carrier inlet or outlet. It can always be advisable to use baffles such as baffles 18 and / or tongues such as tongue 114 from FIG. 16 or a trumpet-like channel such as channel 124 from FIG. 17, at least insofar as it is a matter of returning heat from the heat exchanger , It goes without saying that each annular channel has emptying means for the heat transfer medium located at the lowest point, such as bores or gaps in the reaction jacket in addition to the windows 34.
  • FIG. 19 shows how an otherwise conventional ring channel, which can of course be equipped with all possible features, as described above, can be implemented in a double-walled reactor jacket 138.
  • a double-walled reactor jacket 138 Here is outside the usual reactor jacket 4 coaxial therewith a thinner wall 140.
  • annular channel 142 is divided by annular upper and lower limit plates 144 and 146, which is connected in the usual way via window 34 in the jacket 4 to the inside of the reactor.
  • the space 148 between the jacket 4 and the wall 140 above or below the limiting plates 144 and 146 can be used to accommodate the usual thermal insulation but also for any bypass channels, such as those in the parallel patent application PCT / EP02 / 14187 "jacket jacket reactor for which has already been mentioned several times catalytic gas phase reactions "are shown. If such bypass channels are to connect directly to the ring channel 142, one of the boundary plates, as shown in the example of the boundary plate 146, can be interrupted.
  • annular channel 150 can be arranged in the interior of the reactor jacket 4 between the latter and the tube bundle 6.
  • the ring channel can be made particularly light, since it will not be exposed to any significant pressure difference.
  • the radially inner wall 152 of the ring channel 150 can be holistically perforated, similar to the wall 90 from FIG. 9, for example in the form of a perforated plate, and thus be designed as a grid.
  • An internal ring channel, such as the ring channel 150, where the heat carrier is under high pressure, is particularly suitable, as is often the case in the case of water as the heat carrier, which is pressurized to achieve a higher boiling temperature.
  • FIG. 21 shows how such an internal ring channel 150 can be fed for optimal distribution of the heat transfer medium via a pipe 152 running in a ring around the reactor jacket and from this connecting pipe stub 154 distributed over the reactor circumference, with the ring channel also being supplied within the reactor jacket 4 lying annular distribution channel 156 can be connected upstream.
  • the two channels 150 and 156 are connected via throttle openings 158 distributed all around, as throttle openings 159 can also be provided in the connecting pipe stub 154.
  • the annular pipeline 152 and subsequent connecting pipe stub 154 expediently have circular cross sections, as shown. Otherwise, their cross sections as well as those of the throttle openings such as 158 vary according to flow distribution considerations. Otherwise, the throttle openings 158 can also vary in their mutual spacing.
  • FIGS. 22-25 show an additional utilization of a ring channel, namely in order to rationally implement an expansion compensator to compensate for different thermal expansions of tube bundle 6 and reactor jacket 4.
  • such an expansion compensator is designed as an all-round interruption of the reactor jacket 4 - hereinafter referred to as expansion joint - within an annular channel 160, the comparatively thin walls 162, 164 and 166 of which absorb the expansion in question mainly in the form of a bend.
  • expansion joint 168 itself forms a single window 34 which extends over the reactor circumference and which can vary in height.
  • the expansion joint 168 can be covered by a cover plate 170 which is welded on only on one side. Otherwise - with the exception of FIG. 22 - it is expediently provided at a point where it has as little impact as possible on the desired flow pattern.
  • the expansion joint 168 can be arranged immediately after a tube sheet or a separating plate dividing the reactor into zones one above the other.
  • flow guidance means such as blades or grids or tongues such as the tongue 114 may of course only be applied to one side - above or below the expansion joint Reactor jacket 4 to be welded.
  • FIG. 25 shows an expansion joint 168 lying outside the relevant window 34 in an annular channel 176 consisting of two sections 172 and 174 lying one above the other, which basically form independent annular channels.
  • the edge of a separating plate 178 emerges with play through the expansion joint 168 to the outside, where it lies in the outer wall 180 of the Ring channel 176 is anchored.
  • the separating plate 178 is mounted largely stress-free in both the axial and radial directions, since the relatively thin ring channel wall can deform sufficiently.
  • it can have a reduced wall thickness in the same edge area.
  • the separating plate 178 can carry a thermal insulation layer 182 into the annular channel 176 or also on both sides, which in part can also extend over the outer wall 180.
  • a tube sheet such as e.g. 10 or 12 kick.
  • each ring channel in question - can have gas extraction elements 184 at suitable points in order to be able to remove gas that is accumulating in the heat transfer medium or carried along therewith, and thus in each case to ensure the desired flow of the heat transfer medium.
  • the gas extraction members 184 in question if appropriate also together with those inside the reactor jacket and, if necessary, via throttling members (not shown), can be connected to a common gas discharge line 186.
  • gas sampling elements such as the gas sampling element 184 shown in dashed lines in FIG. 25 can also be connected to the inside of the shell via through bores 188 or be formed by the latter.
  • a jacket tube reactor 2 in this example a two-zone reactor, with ring channels 18 and 20 for both zones directly adjoining each other, can be supported radially outside the reactor jacket 4.
  • the force is introduced into the reactor jacket 4 via struts 190 penetrating the ring channels 18 and 20 of the upper zone, which in turn are supported on support columns 194 via vertical intermediate members 192 outside the ring channels 18 and 20 of the lower zone.
  • Supporting the reactor in this way has the advantage that the lower reactor hood, for example for changing the catalyst, can be removed unhindered.
  • the struts 190 have approximately the shape of sheets, which follow the curvature of the ring channel with a larger width and can also have a streamlined profile.
  • struts of this type can advantageously also be used in single-zone reactors and those with ring channels which are not directly adjacent to one another, the struts 190 also being able to run partially outside a ring channel.

Abstract

Ein Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) für die außenseitige Zu- bzw. Abfuhr des Wärmeträgers an einem Mantelrohrreaktor (2) kennzeichnet sich dadurch, daß sein(e) Fenster (34) mit strömungsbeeinflussenden Mitteln (50 - 56; 64; 66; 68; 78; 90; 92) ausgestattet ist bzw. sind. Die strömungsbeeinflussenden Mittel können die Form von Schaufeln, Gitern, Strömungsleiteinrichtungen, Mischern oder dergl. besitzen und u.a. dazu dienen, Drosselverluste herabzusetzen und die Strömungsverteilung zu verbessern.

Description

Ringkanal für die Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers an einem Mantelrohrreaktor
Die Erfindung betrifft einen Ringkanal gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Mantelrohrreaktor ist ein Festbettreaktor, der die Möglichkeit bietet, zwischen dem in dem Festbett reagierenden Prozeßgasgemisch noch innerhalb des Festbetts wie auch zwischen dem Festbett selbst und einem separaten Wärmeträger einen Wärmeaustausch herbeizuführen. Dabei kann die Reaktion prinzipiell sowohl eine endotherme wie auch eine exotherme sein. Das Festbett - im wesentlichen ein granulärer Katalysator - befindet sich in den Rohren (Reaktionsrohren) eines allgemein vertikal angeordneten Reaktionsrohrbündels, deren beide Enden abgedichtet in Rohrböden festgelegt sind und die innerhalb eines das Rohrbündel umgebenden Reaktormantels von dem Wärmeträger umspült werden. Das Prozeßgasgemisch wird den Rohren über eine den betreffenden Rohrboden überspannende Reaktorhaube zu- und ebenso über eine den anderen Rohrboden überspannende Reaktorhaube abgeführt. Der Wärmeträger - häufig ein Salzbad - wird mittels einer Umwälzpumpe umgewälzt und von einem Wärmetauscher je nach der Art des Reaktionsprozesses erwärmt bzw. gekühlt. Pumpe wie Wärmetauscher liegen heutzutage gewöhnlich außerhalb des Reaktormantels. Entsprechend tritt der Wärmeträger in der Nähe eines Rohrbodens in den Reaktormantel ein und in der Nähe des anderen Rohrbodens aus ihm aus . Zur Erzielung eines bestimmten, für die Reaktion wünschenswerten Temperaturprofils entlang den Reaktionsrohren können sich Ein- und/oder Austrittsstellen für den Wärmeträger auch noch in dazwischenliegenden Ebenen des Reaktormantels befinden. Um für sämtliche Rohre des Reaktors - ein moderner Mantelrohrreaktor kann bis zu 30000 Rohre oder mehr enthalten - im Interesse eines einheitlichen Reaktionsablaufs und damit einer hohen Ausbeute und guten Selektivität des Reaktionsprodukts ein möglichst gleiches Temperaturprofil zu erhalten, kommt es darauf an, Temperaturunterschiede im Wärmeträger innerhalb des Reaktormantels klein zu halten und vor allem möglichst gleiche Anströmverhältnisse für alle Rohre zu schaffen. Zu diesem Zweck hat man für die Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers zum bzw. aus dem Reaktormantel diesen umgebende Ringkanäle geschaffen, die mit dem Mantelinneren über einen Kranz von Fenstern in Verbindung stehen. Unterstützend sind im Mantelinneren gewöhnlich mancherlei strδmungsbeeinflussende Einbauten, wie Verteiler- und/oder Umlenkbleche, vorgesehen. Spezielle Ausgestaltungen solcher Einbauten und weitere Maßnahmen im gleichen Sinn bilden den Gegenstand der parallelen Patentanmeldung PCT/EP02/14187 "Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen" der gleichen Anmelderin.
Temperaturunterschiede im Wärmeträger können prinzipiell durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit desselben innerhalb des Reaktors kleingehalten werden, doch setzt dem die dafür erforderliche Pumpenleistung Grenzen.
Ringkanäle an Mantelrohrreaktoren sind beispielsweise aus DE- A-l 601 162 bekannt. Bekannt ist ebenfalls (vergl . etwa EP 1 080 780 und EP 1 080 781) , Größe, Abstände und/oder Anordnung der Fenster an Ringkanälen entsprechend dem im Ringkanal auftretenden Druckprofil zu variieren. DE-A-34 09 159 lehrt darüber hinaus, jeden Ringkanal mit mehreren über den Reaktorumfang verteilten Pumpen zu verbinden. Gemäß DE-A-43 26 643 können die Ringkanäle einen sich von der jeweiligen Pumpenanschlußstelle hinweg verringernden Querschnitt aufweisen, um so die Strömungsverhältnisse im Ringkanal im Hinblick auf die durch die Fenster abgeführten bzw. hinzutretenden Teilmengen zu vergleichmäßigen. Des weiteren kann ein wärmeträgerein- trittsseitiger Ringkanal gemäß DE 100 24 342 AI durch eine horizontale Trennwand in zwei übereinanderliegende, jeweils für sich, mit dem Reaktorinneren kommunizierende Bereiche aufgeteilt sein, die über steuerbare Öffnungen miteinander in Verbindung stehen. Indessen sind die betreffenden Maßnahmen, sei es in puncto Herstellbarkeit, sei es in puncto Effizienz, noch ergänzungsfähig .
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Rentabilität von Ringkanälen an Mantelrohrreaktoren weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß in erster Linie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben daran anknüpfend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten und Weiterbildungen an.
Durch die betreffenden Strömungsbeeinflussenden Mittel erhält der Ringkanal eine zusätzliche Funktion. Sofern sie in Gestalt von Leitflächen vorliegen, wird - in der Sprache des Turbinenbauers - eine Art Leitrad geschaffen, durch das die Wärmeträgerströmung über den gesamten Reaktorumfang hinweg vektormäßig, d.h. hinsichtlich Richtung und Größe, optimal einstellbar ist. Auf diese Weise lassen sich geringere Drosselverluste erzielen. Dazu noch läßt sich besser und genauer eine gewünschte Verteilung des Wärmeträgers über den Reaktorumfang erreichen.
Sofern die Strömungsbeeinflussenden Mittel am wärmeträgerein- trittsseitigen Ringkanal in Gestalt eines Gitters auftreten, kann bereits für die äußersten Rohrreihen des Reaktionsrohrbündels eine turbulente Strömung aber auch wiederum ein über den Umfang in gewünschter Weise regelmäßig verteilter Eintritt des Wärmeträgers erreicht werden. So oder So können durch gezielte Verteilung des Wäremträgers über den Umfang des Reakti- onsrohrbündels unterschiedliche Strömungswiderstände kompensiert werden, wie sie durch in verschiedenen radialen Achsrichtungen unterschiedliche Rohrdeckungen (Rohre miteinander fluchtend bzw. mehr oder weniger gegeneinander versetzt) hervorgerufen werden. Näheres hierzu ist der vorgenannten parallelen Patentanmeldung PCT/EP02/14187 "Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen" zu entnehmen.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. Von diesen zeigt:
Fig. 1 einen etwas schematischen Längsschnitt durch einen Mantelrohrreaktor mit Ringkanälen,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mantel eines Mantelrohrreaktors in Höhe des wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals samt Umwälzpumpe und Wärmetauscher,
Fig. 3 und Fig. 4 jeweils einen Querschnitt ähnlich Fig. 2, jedoch mit Leitflächen in Gestalt von Schaufeln an bzw. zwischen den Mantelfenstern eines Ringkanals,
Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 verschiedene Schaufelformen an den Mantelfenstern eines Ringkanals,
Fig. 8 einen Querschnitt durch einen wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal mit eingebautem Mischer,
Fig. 9 einen Querschnitt durch einen wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal mit Mischer, wobei der Ringkanal durch eine im wesentlichen horizontale Wand in zwei übereinander herlaufende Abschnitte unterteilt ist, Fig. 10 einen Querschnitt durch einen ähnlich unterteilten Ringkanal mit Mischer, wobei der Mischer jedoch reaktorinnen- seitig angeordnet ist,
Fig. 11, Fig. 12 und Fig. 13 jeweils ein Schema eines Mantelrohrreaktors mit zwei daran angeschlossenen Umwälzpumpen,
Fig. 14 einen Querschnitt ähnlich demjenigen von Fig. 2, wobei der Ringkanal jedoch durch eine exzentrische kreiszylindrische Wand von der Wärmeträgereintrittsstelle weg verjüngt ist,
Fig. 15 einen Querschnitt ähnlich demjenigen von Fig. 14, wobei jedoch der Ringkanal selbst exzentrisch in bezug auf den Reaktormantel angeordnet ist,
Fig. 16 ein Detail eines Querschnitts ähnlich demjenigen von Fig. 15 im Eintrittsbereich des Wärmeträgers,
Fig. 17 ein Detail eines Querschnitts ähnlich Fig. 16, jedoch mit anders gestaltetem Wärmeträgereintrittsbereich,
Fig. 18 einen Querschnitt ähnlich Fig. 2 mit einem unsymmetrisch abgeteilten Ringkanal,
Fig. 19 ein Detail eines Längsschnitts eines doppelwandigen Reaktormantels mit zwischen dessen beiden Wänden angeordnetem Ringkanal,
Fig. 20 ein Detail eines Längsschnitts eines Reaktormantels mit innenliegendem Ringkanal,
Fig. 21 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 des oberen Abschnitts eines Mantelrohrreaktors mit einer einen innenliegenden Ringkanal über einen Verteilungskanal von außen her speisenden ringförmigen Rohrleitung, Fig. 22a) und b) einen Querschnitt bzw. ein Detail eines Längsschnitts eines Ringkanals mit einem eine Dehnfuge bildenden durchgehenden Fenster,
Fig. 23a) und b) einen Querschnitt bzw. ein Detail eines Längsschnitts eines Ringkanals mit einer durch individuelle Fenster hindurchlaufenden Dehnfuge,
Fig. 24a) und b) einen Querschnitt bzw. ein Detail eines Längsschnitts eines Ringkanals mit unterhalb der Fenster verlaufender Dehnfuge,
Fig. 25 einen Querschnitt eines Ringkanals mit Dehnfuge, der durch ein hindurchreichendes Trennblech in zwei übereinander- liegende, quasi-selbständige Ringkanäle unterteilt ist, und
Fig. 26 einen abgebrochenen Reaktorlängsschnitt der die Ab- stützung eines Mantelrohrreaktors vermittels Ringkanäle durchsetzender Streben erkennen läßt.
Fig. 1 zeigt einen Mantelrohrreaktor 2 mit einem von einem zylindrischen Reaktormantel 4 umgebenen aufrechtstehenden, ringförmigen Reaktionsrohrbündel 6, dessen Rohre (Reaktionsrohre) 8 an beiden Enden abdichtend in Rohrböden 10 und 12 gehalten sind. Über beide Rohrböden erstrecken sich Reaktorhauben 14 bzw. 16 zur Vermittlung des Ein- und Austritts des in den Rohren 8 reagierenden Prozeßgases .
Ein jedes der Rohre 8 ist zum wesentlichen Teil mit einem (nicht gezeigten) körnigen Katalysator gefüllt und wird von einem (gleichfalls nicht gezeigten) Wärmeträger - zumeist einer Salzschmelze, zuweilen aber auch Wasser oder einem anderen flüssigen Wärmeträger - umspült, der durch eine außerhalb des Reaktormantels 4 angeordnete Umwälzpumpe (nicht gezeigt) durch den Reaktormantel 4 hindurch umgewälzt wird und dabei im Haupt- oder Nebenschluß zu der Umwälzpumpe einen Wärmetauscher (Heizung oder Kühler) durchläuft.
Die Zuführung und Abführung des Wärmeträgers zu dem Reaktormantel 4 bzw. von diesem erfolgt über Ringkanäle 18 und 20 in der Nähe der Rohrböden 10 und 12. Um dem Wärmeträger in bezug auf das Rohrbündel 6 einen im wesentlichen quergerichteten, d.h. radialen Strömungsverlauf zu geben, der in den meisten Fällen schon aus Gründen des besseren Wärmeaustauschs zwischen Wärmeträger und Rohren 8 vorzuziehen ist, befinden sich innerhalb des Reaktormantels 4 in Ebenen zwischen den Ringkanälen 18 und 20 miteinander abwechselnde ring- und scheibenförmige Umlenkbleche 22 bzw. 24, durch die die Rohre 8 zumindest größtenteils hindurchtreten. Die Umlenkbleche 22 und 24 können, wie gezeigt, TeilStromöffnungen 26 aufweisen, durch die Teilströme des Wärmeträgers hindurchtreten, um so an allen Rohren 8 möglichst gleiche Anströmverhältnisse zu schaffen.
Im ganzen gesehen tritt der Wärmeträger in dem gezeigten Beispiel von unten nach oben, d.h. gegensinnig zu dem Reaktionsgas, durch den Reaktor 2 hindurch, doch ist auch eine gleichsinnige Strömung denkbar und zuweilen angebracht, ebenso wie das Reaktionsgas von oben nach unten oder von unten nach oben durch den Reaktor hindurchtreten kann .
Fig. 2 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch den Reaktormantel 4 innerhalb eines wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals 30 ähnlich dem Ringkanal 20 aus Fig. 1. Die Innenwand 32 des Ringkanals 30 wird von dem Reaktormantel 4 gebildet, der für den Hindurchtritt des Wärmeträgers einen Kranz von Fenstern 34 aufweist. Im gezeigten Beispiel ist der Ringkanal 30 am Wärmeträgereintritt durch ein vertikales Trennblech 36 unterteilt, und beide so gebildeten Abschnitte 38 und 40 stehen über eine verzweigte Leitung 42 mit einer außerhalb des Reak- tors liegenden Umwälzpumpe 44 für den Wärmeträger in Verbindung, während die gegenüberliegende Seite des Ringkanals 30 über eine gemeinsame Leitung 46 mit einem ebenso außerhalb des Reaktors liegenden Wärmetauscher 48, z.B. Kühler, für den Wärmeträger verbunden ist. Auch dort kann ein Trennblech ähnlich dem Trennblech 36 vorteilhaft sein, um die Strömung zu stabilisieren.
Wie in EP 1 080 780 AI ausgeführt, können die Fenster innerhalb ein und desselben Ringkanals in mancherlei Hinsicht variieren, um den für jede Stelle optimalen Strömungsverhältnissen beim Durchtritt durch den Reaktormantel Rechnung zu tragen. So können die Fenster etwa in einer oder mehreren Reihen auftreten, wobei deren Größe, Kontur und/oder Abstand von Reihe zu Reihe wie auch über den Reaktorumfang variieren kann.
Wie ersichtlich, tritt der Wärmeträger aus dem Ringkanal 30, wo er gezwungen ist, in bezug auf den Reaktormantel 4 einen im wesentlichen tangentialen Verlauf zu nehmen, durch die Fenster 34 hindurch notwendigerweise mit starker radialer Komponente in den Reaktormantel ein. Gleiches gilt auch dann, wenn der Wärmetauscher, wie in manchen Fällen angewandt, im Nebenschluß zu der Umwälzpumpe 44 angeordnet ist und infolgedessen auf der der Pumpe gegenüberliegenden Seite des Ringkanals ein Austritt des Wärmeträgers fehlt. Da der Wärmeträger im Rohrbündel 6 des Reaktors 2 einen im wesentlichen radialen Verlauf nehmen soll, wäre es zweckmäßig, der Wärmeträgerströmung bereits beim Austritt aus den Fenstern 34 einen in bezug auf die Reaktormittelachse radial gerichteten Verlauf zu vermitteln. Beim wär e- trägeraustrittsseitigen Ringkanal, wie dem Ringkanal 18 nach Fig. 1, bestehen ähnliche Verhältnisse unter umgekehrter Strömungsrichtung. So oder so stellen die Fenster 34 Drosselstellen für den Wärmeträger dar. Auf jeden Fall wird damit ein Energieverlust hinsichtlich der Strömung des Wärmeträgers her- vorgerufen, der durch die Leistung der Umwälzpumpe 44 wettzumachen ist.
Erfindungsgemäß werden nun nach den Figuren 3 und 4 an den Fenstern 34 Strömungsleitmittel in Form von Leitflächen bildenden Schaufeln 50, 52 und 54 auf der Innen- und/oder Außenseite des Reaktormantels 4 vorgesehen, welche die Umlenkung der Strömung unterstützen und verlustärmer gestalten. Außenseitig, innerhalb des jeweiligen Ringkanals nehmen die betreffenden Schaufeln 50 bzw. 54 eine in Flußrichtung des Wärmeträgers geneigte Lage ein, während die innenseitigen Schaufeln 52 nach Fig. 3 im wesentlichen radial gerichtet sind.
Die Figuren 5 - 7 lassen, stark vergrößert, verschiedene praktische Ausführungen vorbeschriebener Schaufeln für den wärme- trägereintrittsseitigen Ringkanal 30 erkennen. Während die Schaufeln 56 nach Fig. 5 eine Idealform besitzen, die zusammen mit den Seitenwänden 58 und 60 der Fenster 34 sich kontinuierlich erweiternde düsenartig gestaltete Kanäle 62 bilden, stellt Fig. 6 mit aus Blech gefertigten, abgewinkelten Schaufeln 64 eine Näherungslösung dar. Fig. 7 schließlich zeigt zusätzlich zu den Schaufeln 64 aus Fig. 6 eine Mehrzahl durch das jeweilige Fenster 34 hindurchverlaufender Schaufeln 66, die neben einer mehr oder weniger kontinuierlichen Umlenkung eine Aufspreizung des in den Reaktormantel 4 eintretenden Wärmeträgerstromes bewirken. Die Schaufeln 64 können ebenso wie die Schaufeln 66 Teil eines Blechs 68 sein, das auf den Reaktormantel 4 aufgeschweißt wird und sich im Falle einer Perforierung sogar über die Fenster 34 hinwegerstrecken kann. Von derartigen "Gittern" wird an späterer Stelle von eingehender die Rede sein.
Fig. 8 zeigt eine Schaufel wie z.B. 64 oder 66 im Inneren eines wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals 70, die zum einen an der unteren Kanalwand 72 ansteht, zum anderen, ggf. zusam- men mit weiteren Schaufeln, oberseitig durch ein Deckblech 74 abgedeckt ist, um so einen geschlossenen Strömungskanal zu bilden.
Vorzugsweise beträgt die Fensterhöhe das 0,05 bis 1,0-fache der verfügbaren Höhe, wie zum Beispiel der Ringkanalhöhe oder des Abstands zwischen Rohrboden und benachbartem Umlenkblech, und die Fensterbreite das 0,1- bis 0,9-fache der Fensterteilung, wobei die Fensterteilung < 600 mm betragen wird.
Generell werden bereits bei der Bemessung eines Ringkanals Fensterquerschnitt und -geometrie der erfindungsgemäßen strö- mungsbeeinflussenden Mittel, wie z.B. Schaufeln oder Gitter, festgelegt. Allgemein versucht man, den Fensterquerschnitt möglichst groß zu machen. Dabei jedoch können alle oder auch nur einige der soeben angeführten Parameter über den Reaktorumfang variiert werden.
Fig. 9 zeigt einen Mischer 78 innerhalb eines Ringkanals 80, der durch eine wendeiförmig geneigte Trennwand 82 etwa nach Fig. 13 in zwei einander überlappende Abschnitte 84 und 86 unterteilt ist. Selbstverständlich kann eine Anordnung ähnlich der in Fig. 9 gezeigten auch bei Verwendung einer etwa auf halber Wandhöhe liegenden horizontalen Trennwand 82 gemäß Figuren 11 und 12 Verwendung finden. Der Mischer 78 wird durch oberseitige und unterseitige Öffnungen 88 hindurch aus den beiden Abschnitten 84 und 86 gespeist und weist im Bereich der Fenster 34 des Ringkanals eine perforierte Wand 90 auf, die als Misch-, Strömungsverteilungs- und/oder Turbulenzgitter dienen und gewünschtenfalls mehrschichtig sein kann. Während ein Strömungsverteilungsgitter eine gewünschte Strömungsverteilung oder auch -ausrichtung in axialer wie vor allem auch tangentialer Richtung des Reaktors herbeizuführen vermag, dient ein Turbulenzgitter vornehmlich dazu, dem Wärmeträger bereits bei seinem Eintritt in den Reaktor eine turbulente Strömung zu vermitteln. Genaueres hierzu findet sich in der bereits erwähnten parallelen Patentanmeldung PCT/EP02/14187 "Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen", worauf diesbezüglich verwiesen wird. Im einfachsten Fall kann die perforierte Wand 90 aus einem standardisierten Lochblech bestehen.
Generell gilt, daß sich mit einer perforierten Wand oder Platte, wie zum Beispiel einem Lochblech, der Fensterquerschnitt in häufig wünschenswerter Weise vergrößern und damit die Zu- strömung zum Inneren des Reaktormantels vergleichmäßigen läßt. Zudem wird damit stets die Ausbildung einer turbulenten Strömung begünstigt, d.h. beschleunigt, wie sie für die Rohranströmung zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs ausnahmslos Anwendung finden soll. Unter Umständen kann die Perforation auch anstelle individueller Fenster im Reaktormantel 4 vorgesehen sein. Durch entsprechende Wahl der Lochgröße, des Lochabstands und ggf . auch der Lochrichtung hat man es in der Hand, gewünschtenfalls unterschiedliche Anstrδmverhältnisse vor allem entlang dem Reaktorumfang zu schaffen, wie solches in der bereits erwähnten parallelen Patentanmeldung PCT/EP02/14187 "Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen" näher dargelegt ist. Ansonsten können gleiche Lochgrößen, Lochabstände und dergl. wie auch gleiche Fenstergrößen, Fensterabstände und dergl. dann Verwendung finden, wenn durch Variation des Ringkanalquerschnitts dafür Sorge getragen ist, daß in allen Querschnitten des Ringkanals gleiche Strömungsgeschwindigkeiten herrschen. Anderenfalls können Druckunterschiede (statische wie dynamische) entlang dem Ringkanal außer durch die Wahl der Fenstergeometrie auch durch die Wahl der Gitterparameter, soweit Gitter wie etwa perforierte Wände vorhanden sind, beziehungsweise durch Wahl der Schaufel- geometrie, wie zum Beispiel Dimension, Abstand, Neigung, Krümmung oder Profil, ausgeglichen werden. Nach Fig. 10 ist bei einer Ausführung mit einander übergreifenden Ringkanalabschnitten 84 und 86 ein Mischer 92 nach Art eines Ringkanals, die jeweiligen Fenster 34 übergreifend, innenseitig am Reaktormantel 4 angebracht. Auch hier wieder kann der Austritt des Mischers von einem Gitter ähnlich der perforierten Wand 90 gebildet werden. Ebenso können jedoch auch Schaufeln ähnlich etwa den Schaufeln 64 und/oder 66 aus Fig. 7 vorgesehen sein.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Mantelrohrreaktors 2 mit einander übergreifenden Ringkanalabschnitten 84 und 86 am wärme- trägereintrittsseitigen wie auch am wärmeträgerausstrittssei- tigen Ringkanal 20 bzw. 18. Hier sind die beiden Ringkanäle an diametral einander gegenüberliegenden Stellen an zwei Umwälzpumpen 44, dazwischenliegend jedoch an einen gemeinsamen Wärmetauscher 48 angeschlossen, der über ein zweckmäßigerweise stufenlos verstellbares Dreiwegeventil 98 in die beiden einander übergreifenden Abschnitte 84 und 86 des wärmeträgeraus- trittsseitigen Ringkanals 18 einspeist. Das Ventil 98 kann die Gestalt einer Klappe besitzen. Die beiden Ringkanalabschnitte 84 und 86 können, wie gezeigt, vermittels einer exakt horizontalen Trennwand 82 und zweier vertikaler Trennwände 94 und 96 abgeteilt, durchgehend gleiche Querschnitte aufweisen.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel, ansonsten wie dasjenige von Fig. 11, worin nur der wärmeträgereintrittsseitige Ringkanal durch horizontale und vertikale Trennwände 82, 94 und 96 abgeteilt ist, der andere aber gemäß Fig. 2 im Einspeisungsbereich eine einfache vertikale Trennwand 36 aufweist. Nach Fig. 13 kann der wärmeträgereintrittsseitige Ringkanal bei ansonsten gleicher Ausführung wie nach Fig. 12 zwei allein durch eine wendeiförmig geneigte Trennwand 82 - wie sie in DE-A-43 26 643, allerdings für beide Ringkanäle, beschrieben ist - voneinander abgeteilte, ggf. über den halben Reaktorumfang übereinander herlaufende Ringkanalabschnitte 84 und 86 aufweisen. Be er- kenswerterweise bringt eine solche Ausführung in strömungs- technischer Hinsicht nur beim wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal Vorteile. Im übrigen kann das Ventil 98 in diesem Beispiel gewöhnlich ohne Nachteil ersatzlos entfallen, da sich die beiden über die Ringkanalabschnitte 84 und 86 in den Reaktionsbehälter eingespeisten Wärmeträgerströme hinreichend mischen.
Andernfalls können die beiden Ringkanalabschnitte 84 und 86 und/oder 38 und 40 Temperaturfühler (nicht gezeigt) aufweisen, die über das Dreiwegeventil 98 die Menge des dort in die Ringkanalabschnitte eingespeisten Wärmeträgers nach der damit ermittelten Temperaturdifferenz automatisch steuern.
Selbst unter Verwendung einer einzigen Umwälzpumpe 44 kann es zweckmäßig sein, den Querschnitt des Ringkanals, und zwar möglichst bereits von seiner Einspeisungsstelle weg, zu verringern, um innerhalb des Ringkanals eine möglichst gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten. In diesem Fall erübrigt es sich u.U. sogar, die Fenster 34 nach Größe, Abstand und dergl. über den Reaktorumfang zu variieren. Rationelle Lösungen für eine solche Querschnittsänderung zeigen die Figuren 14 und 15. Nach Fig. 14 ist innerhalb eines an sich herkömmlichen Ringkanals 102 gleichbleibenden rechteckigen Querschnitts exzentrisch eine im wesentlichen kreiszylindrische, aufrechtstehende Trennwand 104 angebracht. Auch auf diese Weise ließen sich im übrigen bei Verwendung zweier diametral einander gegenüberliegender Umwälzpumpen zwei einander überlappende Ringkanalabschnitte ähnlich den Abschnitten 84 und 86 aus Fig. 13 schaffen. Nach Fig. 15 ist ein kreiszylindrischer Ringkanal 108 rechteckigen Querschnitts selbst exzentrisch zum Reaktormantel 4 angeordnet. Zusätzlich ist die Wärmeträgerzuführung zu dem Ringkanal 108 nach Fig. 15 durch Abrundung strömungsgünstig gestaltet. Ähnliche Wärmeträgerzuführungen zeigen die Figuren 16 und 17. Nach Fig. 16 ist am Wärmeträgereintritt 110 an den Ringkanal eine Zunge 114 mit Durchtrittsöffnungen 116 für den Hindurchtritt eines Teilstroms des zugeführten Wärmeträgers angeordnet, der so auch im Bereich der Zunge 114 durch die Fenster 34 hindurch zum Inneren des Reaktormantels 4 Zutritt findet. Hinzu kommen beiderseits der Zunge 114 geeignet gekrümmte Leitbleche 118 sowie, zuströmseitig vor der Zunge 114, ein Mischgitter 120. Anstatt die Zunge 114 mit Durchtrittsöffnungen wie z.B. 116 auszustatten, könnte sie auch, wie in Fig. 16 gestrichelt angedeutet, entsprechend schmal ausgebildet werden, um zwischen den ersten beiden Ringkanalfenstern 34 gesehen von der Mittelachse 122 des Wärmeträgereintritts 110 Platz zu finden.
Nach Fig. 17 tritt an die Stelle einer Zunge ein zuströmseitig offener, sich zum Reaktormantel 4 hin trompetenartig erweiternder Kanal 124 für die Aufnahme eines Teilstroms des zugeführten Wärmeträgers .
Fig. 18 zeigt, wie in einem ansonsten üblichen Ringkanal 130, durch ein vertikales Trennblech 132 ähnlich dem Trennblech 36 aus Fig. 2 zwei ungleich lange Ringkanalabschnitte 134 und 136 gebildet sein können, um dem in diesem Beispiel aus dem Ringkanalabschnitt 134 zu dem Wärmetauscher 48 hin abgeführten Teilstrom Rechnung zu tragen.
Generell können Wärmetauscher wie Erhitzer, Kühler oder Überhitzer an beliebigen Umfangsstellen in bezug auf den Wärmeträ- gerein- bzw. austritt des Ringkanals an diesen angeschlossen werden. Dabei kann es sich stets empfehlen, dort Leitbleche wie die Leitbleche 18 und/oder Zungen wie die Zunge 114 aus Fig. 16 oder einen trompetenartigen Kanal wie den Kanal 124 aus Fig. 17 einzusetzen, zumindest soweit es sich um die Wärmeträgerrückführung aus dem Wärmetauscher handelt. Es versteht sich, daß ein jeder Ringkanal an tiefstgelegener Stelle Entleerungsmittel für den darin befindlichen Wärmeträger aufweist, wie z.B. Bohrungen oder Spalte im Reaktionsmantel zusätzlich zu den Fenstern 34.
Fig. 19 zeigt, wie ein ansonsten üblicher Ringkanal, der freilich mit allen möglichen Merkmalen ausgestattet sein kann, wie vorausgehend beschrieben, in einem doppelwandigen Reaktormantel 138 verwirklicht sein kann. Hier befindet sich außerhalb des üblichen Reaktormantels 4 koaxial damit eine dünnere Wand 140. Dazwischen ist ein Ringkanal 142 durch ringförmige obere und untere Begrenzungsbleche 144 und 146 abgeteilt, der in der üblichen Weise über Fenster 34 in dem Mantel 4 mit dem Reaktorinneren in Verbindung steht. Der Raum 148 zwischen Mantel 4 und Wand 140 ober- bzw. unterhalb der Begrenzungsbleche 144 und 146 kann zur Aufnahme der üblichen Wärmeisolation aber auch für eventuelle Bypaßkanäle genutzt werden, wie solche in der bereits mehrfach erwähnten parallelen Patentanmeldung PCT/EP02/14187 "Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen" dargestellt sind. Soweit solche Bypaßkanäle unmittelbar an den Ringkanal 142 anschließen sollen, kann eines der Begrenzungsbleche, wie am Beispiel des Begrenzungsblechs 146 gezeigt, unterbrochen sein.
Fig. 20 zeigt, wie ein Ringkanal 150 im Inneren des Reaktormantels 4 zwischen diesem und dem Rohrbündel 6 angeordnet sein kann. In diesem Fall kann der Ringkanal besonders leicht ausgebildet sein, da er keinem wesentlichen Druckunterschied ausgesetzt sein wird. Entsprechend kann etwa die radial innenseitige Wand 152 des Ringkanals 150 gewünschtenfalls ähnlich der Wand 90 aus Fig. 9, z.B. in Gestalt eines Lochblechs, ganzheitlich perforiert und damit als Gitter ausgebildet sein. Besonders geeignet ist ein innenliegender Ringkanal, wie etwa der Ringkanal 150, wo der Wärmeträger unter hohem Druck steht, wie häufig etwa im Fall von Wasser als Wärmeträger, das zur Erreichung einer höheren Siedetemperatur unter Überdruck gesetzt wird.
Figur 21 zeigt, wie ein solcher innenliegender Ringkanal 150 zur optimalen Verteilung des Wärmeträgers über eine ringförmig um den Reaktormantel herumlaufende Rohrleitung 152 und von dieser ausgehende, über den Reaktorumfang verteilte Verbindungsrohrstutzen 154 gespeist sein kann, wobei noch dazu dem Ringkanal ein gleichfalls innerhalb des Reaktormantels 4 liegender ringförmiger Verteilungskanal 156 vorgeschaltet sein kann. In diesem Fall stehen die beiden Kanäle 150 und 156 über ringsherum verteilte Drosselöffnungen 158 in Verbindung, wie Drosselöffnungen 159 auch in den Verbindungsrohrstutzen 154 vorgesehen sein können. Wegen des hohen Wärmeträgerüberdrucks außerhalb des Reaktormantels 4 besitzen die ringförmige Rohrleitung 152 und anschließenden Verbindungsrohrstutzen 154 zweckmäßigerweise, wie gezeigt, kreisrunde Querschnitte. Im übrigen können ihre Querschnitte ebenso wie diejenigen der Drosselöffnungen wie z.B. 158 nach Strömungsverteilungsge- sichtspunkten variieren. Ansonsten können die Drosselöffnungen 158 auch in ihrem gegenseitigen Abstand variieren.
Eine ähnliche Anordnung kann selbstverständlich auch in Verbindung mit einem wärmeträgeraustrittsseitigen Ringkanal Verwendung finden. Bei niedrigerem Wärmeträgerdruck kann an die Stelle einer ringförmigen außenseitigen Rohrleitung mit Verbindungsrohrstutzen auch ein im wesentlichen herkömmlicher außenseitiger Ringkanal treten, der mit einem innenseitigen Ringkanal wie z.B. 150 direkt oder indirekt über einen Verteilungskanal wie z.B. 156 kommuniziert. Die Figuren 22 - 25 zeigen eine zusätzliche Ausnutzung eines Ringkanals, nämlich um auf rationelle Weise einen Dehnungskom- pensator zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen von Rohrbündel 6 und Reaktormantel 4 zu verwirklichen. In den hier gezeigten Fällen ist ein solcher Dehnungskompensator als ringsherumlaufende Unterbrechung des Reaktormantels 4 - nachfolgend Dehnfuge genannt - innerhalb eines Ringkanals 160 ausgebildet, dessen vergleichsweise dünne Wände 162, 164 und 166 die betreffende Dehnung überwiegend in Form von Biegung aufnehmen .
Nach Fig. 22 bildet eine solche Dehnfuge, 168, selbst ein einziges, über den Reaktorumfang durchgehendes Fenster 34, das in seiner Höhe variieren kann. Nach Fig. 23 kann die Dehnfuge 168 durch ein nur einseitig angeschweißtes Deckblech 170 abgedeckt sein. Im übrigen - mit Ausnahme von Fig. 22 - wird sie zweckmäßigerweise an einer Stelle vorgesehen, wo sie den gewünschten Strömungsverlauf möglichst wenig beeinträchtigt. So etwa kann die Dehnfuge 168 unmittelbar anschließend an einen Rohrboden oder ein den Reaktor in übereinanderliegende Zonen unterteilendes Trennblech angeordnet sein.
Soweit die Dehnfuge 168 gemäß Fig. 23 durch die Ringkanalfenster 34 hindurchläuft oder gemäß Fig. 22 selbst ein solches bildet, dürfen Strömungsleitmittel wie etwa Schaufeln oder Gitter oder auch Zungen wie die Zunge 114 selbstverständlich nur einseitig - ober- oder unterhalb der Dehnfuge - an den Reaktormantel 4 angeschweißt sein.
Fig. 25 zeigt eine außerhalb der betreffenden Fenster 34 liegende Dehnfuge 168 in einem aus zwei ringsherum übereinander- liegenden Abschnitten 172 und 174 bestehenden Ringkanal 176, die im Grunde selbständige Ringkanäle bilden. In diesem Fall tritt mit Spiel durch die Dehnfuge 168 hindurch der Rand eines Trennblechs 178 nach außen, wo er in der Außenwand 180 des Ringkanals 176 verankert ist. Auf diese Weise ist das Trennblech 178 sowohl in axialer als auch radialer Richtung weitgehend spannungsfrei gelagert, da sich die verhältnismäßig dünne Ringkanalwand hinreichend verformen kann. Hinzu kommt, daß es in dem nämlichen Randbereich, wie gezeigt, eine verminderte Wandstärke besitzen kann.
Wie in Fig. 25 des weiteren zu sehen, kann das Trennblech 178 bis in den Ringkanal 176 hinein ein- oder auch beidseitig eine Wärmeisolationsschicht 182 tragen, die sich zum Teil auch noch über die Außenwand 180 erstrecken kann. Prinzipiell kann an die Stelle des Trennblechs 178 auch ein Rohrboden wie z.B. 10 oder 12 treten.
Wie aus Fig. 25 sodann noch ersichtlich, kann der Ringkanal 176 - und Entsprechendes gilt für jeden hier in Rede stehenden Ringkanal - an dafür geeigneten Stellen Gasentnahmeorgane 184 aufweisen, um sich in dem Wärmeträger ansammelndes oder davon mitgeführtes Gas abführen zu können und so die jeweils gewünschte Strömungsführung des Wärmeträgers zu gewährleisten. Die betreffenden Gasentnahmeorgane 184 können gewünschten- falls, ggf. auch zusammen mit solchen innerhalb des Reaktormantels und, soweit erforderlich, über Drosselorgane (nicht gezeigt) , mit einer gemeinsamen Gasabführungsleitung 186 verbunden sein. Andererseits können Gasentnahmeorgane wie das in Fig. 25 gestrichelt gezeigte Gasentnahmeorgan 184 auch über Durchtrittsbohrungen 188 mit dem Mantelinneren in Verbindung stehen oder von solchen gebildet werden.
Es versteht sich, daß zumindest viele der vorausgehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele einzeln beschriebenen Maßnahmen auch gemeinsam verwirklicht sein können, um so einen in jeder Hinsicht optimalen Ringkanal zu schaffen. Ein solcher kann an den verschiedensten Mantelrohrreaktoren wie zum Teil auch -kühlem mit Vorteil Verwendung finden, darunter auch Mantelrohrreaktoren mit mehr als zwei Ringkanälen und Me rzo- nenreaktoren, und unabhängig von der Art des Reaktionsprozesses, der Durchströmungsrichtung und der Art des Wärmeträgers.
Fig. 26 zeigt, wie ein Mantelrohrreaktor 2, in diesem Beispiel ein Zweizonenreaktor mit jeweils unmittelbar aneinanderschlie- ßenden Ringkanälen 18 und 20 für beide Zonen, radial außerhalb des Reaktormantels 4 abgestützt sein kann. In diesem Fall erfolgt die Krafteinleitung in den Reaktormantel 4 über die Ringkanäle 18 und 20 der oberen Zone durchsetzende Streben 190, die sich ihrerseits über senkrechtstehende Zwischenglieder 192 außerhalb der Ringkanäle 18 und 20 der unteren Zone auf Auflagersäulen 194 abstützen. Eine solche Abstützung des Reaktors hat den Vorteil, daß die untere Reaktorhaube, etwa zum Katalysatorwechsel, ungehindert abgenommen werden kann. Die Streben 190 haben etwa die Gestalt von Blechen, die bei größerer Breite der Krümmung des Ringkanals folgen und im übrigen ein strömungsgünstiges Profil besitzen können. Sie werden bei der Berechnung des Ringkanalquerschnitts etc. berücksichtigt. Prinzipiell können derartige Streben mit Vorteil auch bei Einzonenreaktoren und solchen mit nicht unmittelbar aneinandergrenzenden Ringkanälen Verwendung finden, wobei die Streben 190 auch teilweise außerhalb eines Ringkanals verlaufen können .

Claims

Patentansprüche
1. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) für die außenseitige Zu- bzw. Abfuhr des Wärmeträgers an einem Mantelrohrreaktor (2) mit einem von dem Wärmeträger umspülten Reaktionsrohrbündel (6) innerhalb eines Reaktormantels (4; 138), wobei der Ringkanal radial innenseitig entlang dem Mantelumfang mindestens ein Fenster (34) für den Übertritt des Wärmeträgers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Fenster (34) mit Strömungsbeeinflussenden Mitteln (50 - 56; 64; 66; 68; 78; 90; 92) ausgestattet ist bzw. sind.
2. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterhöhe das 0,05- bis 1,0-fache der verfügbaren Höhe - Ringkanalhöhe oder Abstand zwischen Rohrboden (10, 12) und benachbartem Umlenkblech (22) - beträgt.
3. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach Anspruch 1 oder 2 mit individuellen Fenstern (34) entlang dem Reaktorumfang, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterbreite das 0,1- bis 0,9-fache, vorzugsweise das 0,3 bis 0,7-fache und am zweckmäßigsten das 0,5 bis 0,65-fache der Fensterteilung in Reaktorumfangsrichtung beträgt.
4. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 130; 142; 150; 160; 176) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Fensters bzw. der Fenster (32) und/oder der Strömungsbeeinflussenden Mittel (50 - 56; 64; 66; 68; 78; 90; 92) über den Reaktorumfang variiert.
5. Wärmeträgereintrittsseitiger Ringkanal (20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste bzw. zwei erste Fenster (32) im Bereich des Wärmeträgereintritts in den Ringkanal verhältnismäßig klein ist, worauf eine Reihe zunächst jedenfalls größerer und von der Wärraeträgereintrittsstelle hinweg kleiner werdender Fenster folgt .
6. Ringkanal (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsbeeinflussenden Mittel zumindest teilweise aus die Strömung durch das bzw. die Fenster (34) führenden Leitflächen bestehen.
7. Ringkanal (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen zumindest teilweise von an oder in dem Fenster (34) angeordneten Schaufeln (50 - 56; 64; 66) gebildet werden.
8. Ringkanal (30) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (56) zumindest teilweise strömungsgünstig profiliert sind.
9. Ringkanal (30) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (50; 54; 56; 64) zumindest teilweise außenseitig an das bzw. die Fenster (34) anschließen.
10. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (52) zumindest teilweise innenseitig an das bzw. die Fenster (34) anschließen.
11. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (66) zumindest teilweise das bzw. die Fenster (34) durchsetzen.
12. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (50; 54; 56; 64) ober- und/oder unterseitig durch ein Deckblech (74) oder eine Kanalwand (72) abgedeckt sind.
13. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 mit mehreren Fenstern (34) , dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen zumindest teilweise von entsprechend profilierten Seitenwänden (58, 60) der Fenster (34) gebildet werden.
14. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (62) zwischen den Leitflächen über den Reaktorumfang variieren.
15. Ringkanal (30) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (62) zwischen den Leitflächen düsenartig profiliert sind.
16. Ringkanal (30) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (62) sich abströmseitig erweitern.
17. Ringkanal (30; 80; 150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbeeinflus- senden Mittel zumindest teilweise aus einem Gitter (68; 90; 152) bestehen.
18. Ringkanal (30; 80; 150) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (68; 90; 152) zumindest teilweise aus einer perforierten Wand besteht.
19. Ringkanal (30; 80; 150) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (68; 90; 152) als Turbulenzgitter turbulenzbildend ausgebildet ist.
20. Ringkanal (30; 80; 150) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (68; 90; 152) zumindest teilweise nach Strömungsverteilungsgesichtspunkten ausgebildet ist.
21. Ringkanal (30; 80; 150) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit des Gitters (68; 90; 152) über den Reaktorumfang variiert.
22. Ringkanal (30; 80) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Giter (68; 90) zumindest teilweise im Reaktormantel (4) ausgebildet ist.
23. Ringkanal (30; 80; 150) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (68; 90; 152) mehrschichtig ist.
24. Ringkanal (142) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen innerer und äußerer Wand (4, 140) eines doppelwandigen Reaktormantels (138) ausgebildet ist.
25. Ringkanal (150) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er innenseitig am Reaktormantel (4) angeordnet ist.
26. Ringkanal (150) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß seine innenliegende Wand (152) selbst zumindest teilweise als Gitter ausgebildet ist.
27. Ringkanal (150) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine Mehrzahl ringsherum verteilter Verbindungsrohrstutzen (154) mit einer ringförmig um den Reaktormantel (4) herumlaufenden Rohrleitung (152) kommuniziert.
28. Ringkanal (150) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Verbindungsröhrstutzen (154) - ggf. unterschiedliche - Drucköffnungen befinden.
29. Ringkanal (150) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß er durch den Reaktormantel (4) hindurch mit einem außenseitigen Ringkanal kommuniziert.
30. Ringkanal (150) nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein gleichfalls im Inneren des Reaktormantels (4) liegender Verteilungskanal (156) vor- bzw. nachgeschaltet ist, der mit ihm über eine Mehrzahl ringsherum verteilter - ggf . unterschiedlicher oder unterschiedlich dicht beeinander angeordneter - Drosselöffnungen (158) kommuniziert.
31. Ringkanal (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er asymmetrisch angeordnete Anschlüsse für Umwälzpumpe (44) und Wärmetauscher (48) aufweist.
32. Ringkanal (130) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß er durch ein Trennblech (132) abgeteilt ist, welches, vom Anschluß der Umwälzpumpe (44) aus gesehen, einen längeren anschlußfreien Abschnitt (136) von einem den Anschluß für den Wärmetauscher (48) aufweisenden kürzeren Abschnitt (134) trennt .
33. Ringkanal (18, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 mit zwei voneinander im wesentlichen getrennten, jeweils mit einer eigenen Umwälzpumpe (44) verbundenen Ringkanalabschnitten (84, 86), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringkanalabschnitte einander überlappen.
34. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung in einem Bereich zwischen 1 % und 100 %, vorzugsweise zwischen 30 % und 100 % und am zweckmäßigsten zwischen 50 % und 100 % des Reaktorumfangs auftritt.
35. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringkanalabschnitte (84, 86) im übrigen Bereich den vollen Ringkanalquerschnitt einnehmen.
36. Ringkanal (18, 20) nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung innerhalb eines Ringkanals im wesentlichen gleichbleibenden rechteckigen Querschnitts durch eine in bezug auf die Reaktormittelachse wendeiförmig geneigte Trennwand (82) hergestellt ist.
37. Ringkanal (18, 20) nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung innerhalb eines Ringkanals im wesentlichen gleichbleibenden rechteckigen Querschnitts durch eine auf dessen halber Höhe angeordnete horizontale Trennwand (82) in Verbindung mit zwei Z-förmig daran anschließenden vertikalen Trennwänden (94, 96) hergestellt ist.
38. Ringkanal (18, 20) nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Überlappung aus einem die dortigen Fenster (34) überdeckenden Ringkanalabschnitt mit durchlässigen oberen und unteren Wänden ein Mischer (78) gebildet ist.
39. Ringkanal (20) nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß sich die betreffenden Merkmale auf den wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal (20) beschränken.
40. Ringkanal (18, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 39 mit zwei voneinander im wesentlichen getrennten, jeweils mit einer eigenen Umwälzpumpe (44) verbundenen Ringkanalabschnitten (38, 40; 84, 86) , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringkanal- abschnitte mit einem gemeinsamen Wärmetauscher (48) verbunden sind.
41. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 40 in Verbindung mit Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Ringkanalabschnitte (84, 86) mit dem Wärmetauscher (48) innerhalb der Überlappung besteht.
42. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Ringkanalabschnitte (38, 40; 84, 86) mit dem Wärmetauscher (48) zumindest für den vom Wärmetauscher rückgeführten Wärmeträger über kontinuierlich steuerbare Steuermittel (98) hergestellt ist, die in der Lage sind, den Wärmeträgerström in gewünschtem Maße aufzuteilen.
43. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Steuermittel (98) aus einem Mehrwegeventil, vorzugsweise in Gestalt einer Klappe, bestehen.
44. Ringkanal (18, 20) nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Steuermittel (98) durch an geeigneter Stelle angebrachte Temperaturfühler automatisch gesteuert sind.
45. Ringkanal (164; 176) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens eine periphere Dehnfuge (168) des Reaktormantels (4) überdeckt.
46. Ringkanal (164) nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) bei ca. 20 °C eine Höhe zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 7 mm und am zweckmäßigsten von etwa 5 mm besitzt.
47. Ringkanal (164) nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) mit einem nur einseitig verankerten Deckblech (170) abgedeckt ist.
48. Ringkanal (164; 176) nach einem der Ansprüche 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) außerhalb der von dem Ringkanal überdeckten Fenster (34) des Reaktormantels
(4) liegt.
49. Ringkanal (164) nach einem der Ansprüche 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) durch zumindest einen Teil der Fenster (34) des Reaktormantels (4) hindurch verläuft .
50. Ringkanal (164) nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) selbst ein einziges, durchlaufendes Fenster (34) für den Durchtritt des Wärmeträgers bildet.
51. Ringkanal (164) nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) im Sinne eines in gewünschter Weise über den Reaktorumfang verteilten Wärmeträgerdurchtritts in ihrer Höhe variiert.
52. Ringkanal (164; 176) nach einem der Ansprüche 45 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) an einer Stelle angeordnet ist, wo sie die beabsichtigte WärmeträgerStrömung möglichst wenig beeinflußt.
53. Ringkanal (164; 176) nach einem der Ansprüche 45 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnfuge (168) aus einem Spalt zwischen dem Reaktormantel (4) und einem diesen nach außen zu übergreifenden Rohrboden (10, 12) oder Trennblech (178) besteht .
54. Ringkanal (176) nach Anspruch 53 mit einer Dehnfuge (168) als Spalt zwischen Reaktormantel (4) und Trennblech (178) , dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech mit Spiel durch den Spalt hindurchtritt und in der Außenwand (180) des Ringkanals verankert ist.
55. Ringkanal (176) nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß er durch das Trennblech (178) in zwei getrennte, auf ganzer Länge aneinandergrenzende Abschnitte (172, 174) mit eigenen Fenstern (34) unterteilt ist, je einen für einen jeden der beiden durch das Trennblech voneinander getrennten Reaktorabschnitte.
56. Ringkanal (176) nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech (178) im Bereich des Ringkanals eine reduzierte Wandstärke besitzt.
57. Ringkanal (76) nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrboden (10, 12) bzw. das Trennblech
(178) bis in den Ringkanal hinein wärmeisoliert ist.
58. Ringkanal (176) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Gasentnahmeorgan (184) zur Entgasung des Wärmeträgers aufweist.
59. Ringkanal (176) nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasentnahmeorgane (184) des Ringkanals, ggf. zusammen mit solchen im Reaktorinneren und, soweit erforderlich, über Drosselorgane, mit einer gemeinsamen Gasabführungsleitung (186) verbunden sind.
60. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Ausnahme der Ansprüche 27, 28 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Abstützung des Reaktors (2) auf im Grundriß radial außer- halb des Reaktormantels (4) liegenden Auflagen (194) durch ihn hindurchlaufende Streben (190) enthält.
61. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (190) im wesentlichen aus der Krümmung des Ringkanals folgenden Blechen bestehen.
62. Ringkanal (18, 20; 30; 72; 80; 102; 108; 130; 142; 150; 160; 176) nach Anspruch 60 oder 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (190) in bezug auf die durch den Ringkanal hindurchtretende WärmeträgerStrömung strömungsgünstig profiliert sind.
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