WO2013030332A1

WO2013030332A1 - Verteilervorrichtung zur verteilung von flüssigkeit auf rohre eines rohrbündelapparates sowie rohrbündelapparat, insbesondere fallfilmverdampfer

Info

Publication number: WO2013030332A1
Application number: PCT/EP2012/066956
Authority: WO
Inventors: Raymund KOMPA
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung (114) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf in einem oberen Rohrboden (110) mündende Rohre (112) eines stehenden Rohrbündelapparates (102), wobei die Verteilervorrichtung (114) eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen (116) für die Flüssigkeit (120) aufweist. Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung (114) ist hinsichtlich einer verbesserten Flüssigkeitsführung und hinsichtlich Verbesserungen bei Konstruktion und Betrieb eines Rohrbündelapparates (102) so weitergebildet, dass die Verteilervorrichtung (114) zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen (124) für die Flüssigkeit (120) aufweist. Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Rohrbündelapparat (102) mit einem Mantel (104) und einer den Mantel (104) nach oben abschließenden Haube (106), mit einem innerhalb des Mantels (104) angeordneten Rohrbündel (108), das in einem oberen Rohrboden (110) mündende Rohre (112) aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens (110), insbesondere innerhalb der Haube (106), angeordneten Verteilervorrichtung (114) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf die Rohre (112), welcher eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung (114) aufweist.

Description

Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines Rohrbündelapparates sowie Rohrbündelapparat, insbesondere Fallfilmverdampfer

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf in einem oberen Rohrboden mündende Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates, wobei die Verteilervorrichtung eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen für die Flüssigkeit aufweist, nach der Gattung des Anspruchs 1.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rohrbündelapparat mit einem Mantel und einer den Mantel nach oben abschließenden Haube, mit einem innerhalb des Mantels angeordneten Rohrbündel, das in einem oberen Rohrboden mündende Rohre aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens, insbesondere innerhalb der Haube, angeordneten Verteilervorrichtung zur Verteilung von Flüssigkeit auf die Rohre, nach der Gattung des Anspruchs 6.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausgestaltungen gattungsgemäßer Rohrbündelapparate bekannt. Für den störungsfreien Betrieb solcher Rohrbündelapparate wird im Allgemeinen die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms benötigt, welcher gleichmäßig über die Innenseite aller Rohre verteilt werden muss. Hierzu muss zunächst eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf die stehenden Rohre des Rohrbündelapparates erfolgen.

Gattungsgemäße Rohrbündelapparate können beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, als Verdampfer, insbesondere als so genannte Fallfilmverdampfer, ausgestaltet sein. Fallfilmverdampfer werden wahlweise auch als Fallstromverdampfer oder Rieselfilmverdampfer bezeichnet.

Zur möglichst gleichmäßigen Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates sind aus dem Stand der Technik des Weiteren eingangs genannte Verteilervorrichtungen bekannt. Solche Verteilervorrichtungen für Flüssigkeiten sind im Allgemeinen ur Anordnung oberhalb des oberen Rohrbodens eines Rohrbündelapparates vorgesehen. Üblicherweise sind bekannte Verteilervorrichtungen innerhalb des Rohrbündelapparates angeordnet, bevorzugt innerhalb einer Haube, welche einen Gehäusemantel des Rohrbündelapparates nach oben abschließt. Allgemein weisen bekannte Verteilervorrichtungen eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen für die Flüssigkeit auf. Durch diese Ablauföffnungen ist ein unterhalb der Verteilervorrichtung angeordneter oberer Rohrboden und damit die Innenseite der in den Rohrboden mündenden Rohre mit Flüssigkeit benetzbar.

Beispielhaft, jedoch nicht hierauf einschränkend, können gattungsgemäße Verteilervorrichtungen als so genannte Wannenverteiler oder Verteilerwannen ausgestaltet sein. Dabei kann es sich um eine nach oben offene, insbesondere zylindrische Wanne handeln, welche am Boden Ablauföffnungen, insbesondere Bohrungen, aufweist. Die Ablauföffnungen können mit einem darunter anordenbaren Rohrboden so korrespondieren, dass die Flüssigkeit genau zwischen den dort mündenden Rohren auf den Rohrboden trifft, sich in seitlicher Richtung verteilt und so auf die Innenseiten der Rohre ablaufen kann.

EP 0 153 974 A1 , DE 39 04 357 A1 sowie DE 196 02 640 A1 zeigen jeweils für sich gesehen sowohl eine gattungsgemäße Verteilervorrichtung als auch einen gattungsgemäßen Rohrbündelapparat. Des Weiteren ist die Erläuterung von Vorrichtungen gemäß Stand der Technik Gegenstand von Fig. 1 und Fig. 2, auf welche untenstehend detailliert Bezug genommen wird.

EP 0 153 974 A1 zeigt einen Rohrbündelapparat mit einer Verteilervorrichtung, welche aus zwei übereinanderliegenden Lochböden gebildet ist. Die Verteilervorrichtung ist ihrerseits oberhalb eines Rohrbodens angeordnet, in welchem die Rohre des Apparates münden. Die Lochböden der Verteilervorrichtung und der Rohrboden weisen dabei dieselbe Nennweite auf. DE 39 04 357 A1 offenbart einen Rohrbündelapparat mit einer Verteilervorrichtung, welche als oberhalb des oberen Rohrbodens angeordnete Wanne mit Ablauföffnungen bzw. Ablaufstutzen ausgeführt ist. Dabei besteht die Wanne aus höhenverstellbaren Segmenten. Des Weiteren weist diese Verteilerwanne eine geringere Nennweite auf als der darunterliegende, zu benetzende Rohrboden.

DE 196 02 640 A1 schlägt einen Rohrbündelapparat vor, welcher als Verteilervorrichtung zwei übereinander angeordnete Lochkästen (Vorverteiler und Hauptverteiler) aufweist. Der unterhalb des Hauptverteilers befindliche Rohrboden ist dabei so ausgeführt, dass die äußeren Rohre in radialer Richtung gesehen von den äußeren Ablauföffnungen des Hauptverteilers nach innen versetzt sind.

Die beschriebenen gattungsgemäßen Verteilervorrichtungen sowie die beschriebenen, gattungsgemäßen Rohrbündelapparate zeigen jedoch sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch hinsichtlich ihres Betriebs Nachteile. Ist der durch die Lage der äußeren Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung definierbare effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung geringer als der durch die Lage der äußeren Rohre des Rohrbodens definierbare effektive Durchmesser des Rohrbündels, ist die Versorgung der am Rand des Rohrbündels bzw. am Rand des Apparates liegenden Rohre mit Flüssigkeit erschwert oder sogar unmöglich.

Als Gegenmaßnahme kann der Durchmesser des Rohrbündels bei gleich bleibendem Durchmesser der Verteilervorrichtung verringert werden. Damit sinkt jedoch die Leistung des Apparates, während der von dem Apparat benötige Raum aufgrund der gleich bleibenden Abmessungen der Verteilervorrichtung und damit der Haube im Wesentlichen konstant bleibt.

Alternativ kann der Durchmesser der Verteilervorrichtung vergrößert werden, um eine effektivere Versorgung auch der äußeren Rohre des Rohrbündels mit Flüssigkeit sicherzustellen. Damit steigen jedoch die Herstellungs- und Betriebskosten sowie der Platzbedarf des Apparates, da die Nennweite der Haube nunmehr zwingend größer werden muss als die Nennweite des Mantels. Bei beiden Alternativen tritt überdies das Problem auf, dass sich im Randbereich des Rohrbodens, d.h. im Bereich zwischen den äußeren Rohren des Rohrbündels und dem Mantel, Flüssigkeit anstauen bzw. Flüssigkeit mit nicht konkret definierbarer Verweilzeit ansammeln kann. Mit anderen Worten besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeitsverteilung im Randbereich des Rohrbodens einen Totraum aufweist. Da der Rohrboden jedoch im Allgemeinen zu den beheizten Teilen des Apparates gehört, können temperaturempfindliche Stoffe - welche einen üblichen Einsatzstoff für genannte Rohrbündelapparate, insbesondere für Fallfilmverdampfer, darstellen - im Randbereich des Rohrbodens zersetzt bzw. zerstört werden, insbesondere vercracken. So ist im Rahmen dieser Erfindung beobachtet worden, dass sich Fallfilmverdampfer, in denen genannte Stoffe thermisch behandelt werden, auf dem Rohrboden vom Randbereich her zusetzen. Nachteilige Auswirkungen aufgrund einer Produktverschlechterung und/oder von Ausfallzeiten aufgrund notwendiger Wartungs- oder Wiederherstellungsarbeiten an dem Rohrbündelapparat sind die Folge. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende Versorgung auch der äußeren Rohre eines Rohrbündelapparates mit Flüssigkeit zu realisieren. Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Beitrag zur Verhinderung oben beschriebener Flüssigkeitsansammlungen im Randbereich des oberen Rohrbodens von genannten Rohrbündelapparaten zu leisten. Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehend genannten Aufgaben leistet eine Verteilervorrichtung der eingangs genannten Art zur Verteilung von Flüssigkeit auf Rohre eines stehenden Rohrbündelapparates, welche durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 weitergebildet ist. Danach weist die Verteilervorrichtung zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen für die Flüssigkeit auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung ergeben sich aus den hierzu nachgeordneten Ansprüchen.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlichen Ablauföffnungen für die Flüssigkeit bewirken eine von der Verteilervorrichtung ausgehende Flüssigkeitsabgabe in eine Richtung, welche von der Vertikalen abweicht. Demnach können die die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen eine Ausrichtung aufweisen, welche zumindest einen radialen Anteil aufweist. So erfolgte die Abgabe von Flüssigkeit aus den seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zwangsläufig zumindest mit einem horizontalen Richtungsanteil.

Eine seitlich ausgerichtete Ablauföffnung kann einen Austrittsquerschnitt aufweisen, welcher in einer sich vertikal erstreckenden Ebene liegt. So kann die Flüssigkeit im Austrittsquerschnitt in rein horizontaler Richtung abgegeben werden. Eine solche Ablauföffnung weist eine horizontale Ausrichtung auf.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen wird zunächst bewirkt, dass durch die Verteilervorrichtung auch die äußeren Rohre des Rohrbündels eines Rohrbündelapparates ausreichend und gleichmäßig mit Flüssigkeit versorgt werden. Unter Abkehr vom bisherigen Stand der Technik ist es nicht weiter erforderlich, dass der effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung größer ist als der effektive Durchmesser des Rohrbündels. Vielmehr werden aufgrund der seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen sogar Rohre eines Rohrbündels gleichmäßig benetzbar, welche in radialer Richtung gesehen nach außen von der Verteilervorrichtung, d.h. von deren äußeren Ablauföffnungen, beabstandet sind.

Folglich kann der Durchmesser der Verteilervorrichtung so gewählt werden, dass die Nennweite der Haube und des Mantels den gleichen Wert aufweisen können. Andererseits ist es im Falle eines gleichen Nenndurchmessers von Mantel und Haube nicht länger notwendig, auf äußere Rohre des Rohrbündels zu verzichten. Auch ein voll berührter Apparat lässt sich mit der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung gleichmäßig und ausreichend mit Flüssigkeit versorgen. Die dadurch ermöglichte kompaktere Bauweise der Verteilervorrichtung führt insgesamt zu einer kompakten Bauweise des gesamten Rohrbündelapparates mit Materialeinsparungen bei Haube und Rohrboden, und zwar bei gleich bleibender oder sogar verbesserter Leistung des Apparates. Des Weiteren ist die Isolation und die Beheizung eines solchen kompakteren Apparates erleichtert.

Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlichen Ablauföffnungen in Bezug auf die Vermeidung von Bereichen Undefinierter Verweilzeit bzw. von Toträumen der Flüssigkeitsverteilung im Randbereich des oberen Rohrbodens. Aufgrund des entstehenden Flüssigkeits-Teilstroms, welcher zumindest eine radiale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wird diesem Randbereich zwangsläufig ein definiertes Strömungsregime aufgeprägt. Der Randbereich wird so laufend mit frischer Flüssigkeit gespült, wobei Flüssigkeitsansammlungen fortlaufend entfernt werden. In bevorzugter Weise können die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen dabei so ausgestaltet sein, dass die hieraus austretenden Flüssigkeitsströme direkt auf die Innenseite der Haube oder des Mantels des Apparates treffen. Im Ergebnis kann der Randbereich des Rohrbodens einem definierten Strömungsvorgang mit einer konkret bezifferbaren Verweilzeit der Flüssigkeit unterworfen werden. So werden die oben beschriebenen nachteiligen Folgen des Entstehens von Randbereichen mit Undefinierter Verweilzeit der Flüssigkeit durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen vermieden.

Im Allgemeinen wird es zweckmäßig erscheinen, eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung mit einer Mehrzahl seitlich ausgerichteter Ablauföffnungen, insbesondere an deren Umfang, zu versehen. Im Allgemeinen lässt sich die Erfindung jedoch bereits verwirklichen, falls die Verteilervorrichtung eine einzige seitlich ausgerichtete Ablauföffnung aufweist, sofern dies zweckdienlich ist. Eine solche Ausgestaltung ist daher ausdrücklich von dem Erfindungsgedanken umfasst.

Im Allgemeinen können nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen und/oder seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung auf beliebige Art gebildet werden, sofern ein entsprechender Flüssigkeitsaustritt ermöglicht ist. Beispielsweise können solche Ablauföffnungen durch den Endquerschnitt von Stutzen, Schläuchen oder Rohren gebildet werden. Insbesondere können nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen und/oder seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen durch Öffnungen gebildet werden, welche unmittelbar in die Verteilervorrichtung eingebracht sind, nämlich insbesondere als Bohrungen.

Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung eignet sich für sämtliche Ausgestaltungen eingangs genannter Rohrbündelapparate, wird jedoch insbesondere zum Einsatz in Verdampfern, bevorzugt in Fallfilmverdampfern, vorgeschlagen.

Der oben angeführte effektive Durchmesser der Verteilervorrichtung wird als der Durchmesser verstanden, welcher durch die äußeren, nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung vorgegeben wird. Der effektive Durchmesser des oberen Rohrbodens ist der Durchmesser, den die äußeren Rohre des im oberen Rohrboden mündenden Rohrbündels beschreiben.

Der Mantel eines Rohrbündelapparates kann auch als Gehäusemantel, Gehäusewand oder Wand bezeichnet werden. Die Nennweite des Mantels und/oder der Haube kann auch als Nenndurchmesser oder Durchmesser bezeichnet werden.

Der Begriff "nach unten ausgerichtet" ist anhand des im Stand der Technik üblichen Zusammenwirkens zwischen einer gattungsgemäßen Verteilervorrichtung und einem Rohrbündel in einem gattungsgemäßen Rohrbündelapparat definiert. Die Verteilervorrichtung ist im Allgemeinen oberhalb des Rohrbündels angeordnet. Ferner ist die zu behandelnde Flüssigkeit üblicherweise von oben in die Verteilervorrichtung einbringbar, und wird von dieser in beschriebener Weise nach unten auf den oberen Rohrboden bzw. in das Rohrbündel abgegeben. Nach unten ausgerichtete Ablauföffnungen der Verteilervorrichtung weisen so im Allgemeinen einen horizontalen Austrittsquerschnitt auf, wobei die Längsachse der Verteilervorrichtung mit der Längsachse des Rohrbündels zusammenfällt. Beide Längsachsen sind wiederum üblicherweise vertikal ausgerichtet. Die beschriebenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zeichnen sich demgegenüber dadurch aus, dass deren jeweiliger Austrittsquerschnitt zumindest eine Schrägstellung gegenüber der Horizontalen aufweist, und vorzugsweise in einer vertikal ausgerichteten Ebene orientiert ist. Dementsprechend zeichnet sich eine erste, besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung dadurch aus, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen eine horizontale Ausrichtung aufweisen. Zur Definition einer solchen horizontalen Ausrichtung kann auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung die Verteilervorrichtung als Flüssigkeitsauffangraum, insbesondere als zylindrischer Flüssigkeitsauffangraum und/oder als Wannenverteiler, ausgestaltet sein. Ein Wannenverteiler kann dabei auch als Verteilerwanne bezeichnet werden. Die Ausgestaltung der Verteilervorrichtung als Flüssigkeitsauffangraum ist hinsichtlich einer einfachen und kostengünstigen Konstruktion besonders bevorzugt. Dementsprechend kann die Verteilervorrichtung im Wesentlichen als Wanne ausgestaltet sein. Die nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen eines derart ausgestalteten Flüssigkeitsauffangraums können als axial ausgerichtete Bohrungen realisiert werden. Ein solcher Wannenverteiler kann demnach gegebenenfalls auch als Lochkasten bezeichnet werden. Eine zylindrische Formgebung des Flüssigkeitsauffangraums ist hinsichtlich einer üblichen Formgebung hier in Rede stehender Rohrbündelapparate bevorzugt. Solche Rohrbündelapparate weisen im Allgemeinen ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse und gegebenenfalls - sofern vorhanden - eine zylindrische Haube auf. Dementsprechend kann in Verbindung mit solchen Rohrbündelapparaten mit einem zylindrischen Flüssigkeitsauffangraum als Verteilervorrichtung eine optimale Ausnutzung des Bauraums und insbesondere eine gleichmäßige und wirksame Versorgung der Rohre mit der zu behandelnden Flüssigkeit erfolgen. Als besonders zweckmäßig erweist sich eine Ausführungsform der Verteilervorrichtung, in der die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen als unmittelbar in die Verteilervorrichtung eingebrachte Öffnungen, insbesondere als Bohrungen, ausgestaltet sind. So kann auf das Anbringen von Stutzen oder Rohren verzichtet werden, um die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen zu realisieren. Vielmehr lassen sich die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen bilden, indem unmittelbar in die Verteilervorrichtung seitliche Öffnungen eingebracht werden. Dies kann bevorzugt durch das Einbringen von seitlichen Bohrungen erfolgen. Insbesondere in Verbindung mit einem oben erläuterten Wannenverteiler als Verteilervorrichtung kann so in besonders einfacher und kostengünstiger Weise eine erfindungsgemäße Verteilervorrichtung bereitgestellt werden. Sofern seitliche Öffnungen in einen beschriebenen Wannenverteiler eingebracht werden, weisen diese automatisch eine horizontale Ausrichtung auf, was wiederum besonders bevorzugt ist. In dieser Hinsicht ist eine Ausgestaltung zweckdienlich, in der ein Wannenverteiler als Verteilervorrichtung entlang seines Umfangs eine Mehrzahl seitlicher Öffnungen als seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Verteilervorrichtung ist beim Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung eine benachbarte Wand, insbesondere die Innenseite einer Gehäusewand und/oder einer Haube eines Rohrbündelapparates, durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen mit der Flüssigkeit benetzbar. Mit anderen Worten zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch aus, dass im Falle des Vorhandenseins von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen derart mit der Flüssigkeit gespeist werden, dass aus jeder der seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen ein zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Strahl oder Sprühstrahl der Flüssigkeit austreten kann. Dieser Strahl ist vorzugsweise so beschaffen, dass ein üblicher Abstand zwischen dem Rand der Verteilervorrichtung und einer benachbarten Gehäusewand und/oder einer Haube eines Rohrbündelapparates überbrückbar ist. Demzufolge sieht diese Ausführungsform vor, dass durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen austretende Flüssigkeit direkt auf die benachbarte Gehäusewand und/oder Haube des Rohrbündelapparates auftreffen kann. So ist einerseits eine besonders wirksame und gleichmäßige Versorgung auch der äußeren Rohre mit Flüssigkeit, als auch ein gründliches und stetiges Spülen des Randbereichs des oberen Rohrbodens mit der Flüssigkeit erreichbar. Die Bildung von Toträumen der Flüssigkeitsverteilung auf dem Rohrboden wird wirksam verhindert. Der auf die beschriebene Art überbrückbare Abstand zwischen dem Rand der Verteilervorrichtung und einer benachbarten Wand kann dabei üblicherweise ca. 60 mm bis ca. 100 mm betragen. Sofern Haube und Mantel des Rohrbündelapparates dieselbe Nennweite aufweisen und es sich um einen voll berührten Apparat handelt, kann dieser Abstand im Wesentlichen auch der Dicke des Randbereichs des Rohrbodens (Abstand zwischen äußeren Rohren und Mantel) entsprechen. Das Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung ist dabei durch den üblichen Betriebszustand einer Verteilervorrichtung definierbar. Dabei wird die Verteilervorrichtung von der Oberseite mit einem konkret bezifferbaren Massenstrom an Flüssigkeit gespeist und/oder bildet sich innerhalb der Verteilervorrichtung ein Flüssigkeitspegel mit einer bestimmten Höhe aus.

Einen Beitrag zur Lösung der oben genannten Aufgaben leistet auch ein eingangs genannter Rohrbündelapparat, welcher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 weitergebildet ist. Demnach weist ein erfindungsgemäßer Rohrbündelapparat eine Verteilervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Rohrbündelapparates sind Gegenstand der hierzu nachgeordneten Ansprüche.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates gegenüber den oben erörterten, gattungsgemäßen Rohrbündelapparaten ergeben sich bereits aus den obigen Ausführungen zu Wesen und Vorteilen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung, auf welche zur Vermeidung von Wiederholungen vollumfänglich verwiesen wird. Des Weiteren ergeben sich durch die obigen Erläuterungen vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung gleichzeitig bereits vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates. Dabei lassen sich Merkmale verschiedener vorteilhafter Ausgestaltungen der Verteilervorrichtung auch innerhalb vorteilhafter Weiterbildungen des Rohrbündelapparates kombinieren.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates ist beim Vorhandensein von Flüssigkeit innerhalb der Verteilervorrichtung die Innenseite der Haube durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen mit der Flüssigkeit benetzbar. Dabei kann in bevorzugter Weise von der seitlich austretenden Flüssigkeit ein horizontaler Abstand von mehr als 60 mm, insbesondere ein Abstand von ca. 60 mm bis ca. 100 mm, überwunden werden. Hinsichtlich einer vereinfachten Konstruktion und Isolation bei gleichzeitig hoher Leistung des Rohrbündelapparates ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die Nennweite der Haube der Nennweite des Mantels entspricht. Die Nennweite kann dabei auch als Nenndurchmesser oder als Durchmesser bezeichnet werden. Die Nennweite bezeichnet den Durchmesser eines Bauteils in einem im Wesentlichen zylindrischen Teilbereich, ohne die Berücksichtigung von Anbauten oder der Verrohrung. Auf Grundlage der Erfindung kann insbesondere ein Rohrbündelapparat mit gleicher Nennweite der Haube und des Mantels bereitgestellt werden, welcher dennoch voll berohrt ist. Dies bedeutet, dass das Rohrbündel sich bis an die Innenseite des Mantels ausdehnen kann, wobei der bereits beschriebene Randbereich des oberen Rohrbodens eine minimale Ausdehnung aufweisen kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen lassen sich auch bei einer solchen Ausgestaltung des Apparates die äußeren Rohre gleichmäßig und ausreichend mit Flüssigkeit versorgen.

Der erfindungsgemäße Rohrbündelapparat kann als Verdampfer, vorzugsweise als Fallfilmverdampfer, ausgestaltet sein. Im Allgemeinen lässt sich jedoch jeder beliebige Rohrbündelapparat mit den eingangs genannten Merkmalen in erfindungsgemäßer Weise ausgestalten, wobei die Eignung für einen beliebigen Verwendungszweck erreichbar ist, sofern dies zweckdienlich erscheint. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.

Es zeigen: oben in einer schematischen, seitlich gesehenen Schnittdarstellung den oberen Abschnitt eines Rohrbündelapparates und einer Verteilervorrichtung gemäß Stand der Technik; unten in einer horizontalen Schnittdarstellung eine Draufsicht auf den oberen Rohrboden des Apparates gemäß Stand der Technik, in einer vergrößerten, schematischen und seitlichen Schnittdarstellung des Details A aus Fig. 1 die Verteilung von Flüssigkeit auf die mittleren Rohre des Rohrbündelapparates gemäß Stand der Technik, in einer an Fig. 1 angelehnten oberen und unteren Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung, und in einer vergrößerten, schematischen und seitlichen Darstellung des Details B aus Fig. 3 den linken Randbereich des oberen Rohrbodens sowie der Verteilervorrichtung des Rohrbündelapparates gemäß Fig. 3. Fig. 1 zeigt oben in einer schematischen, seitlich gesehenen Schnittdarstellung den oberen Abschnitt eines Rohrbündelapparates und einer Verteilervorrichtung gemäß Stand der Technik, und unten in einer horizontalen, von oben gesehenen Schnittdarstellung durch die Haube des Rohrbündelapparates eine Draufsicht auf den oberen Rohrboden des Apparates gemäß Stand der Technik.

Konkret dargestellt ist ein Rohrbündelapparat 2 mit einem Mantel 4 und einer den Mantel 4 nach oben abschließenden Haube 6, mit einem innerhalb des Mantels 4 angeordneten Rohrbündel 8, das in einem oberen Rohrboden 10 mündende Rohre 12 aufweist. Oberhalb des oberen Rohrbodens 10 ist innerhalb der Haube 6 eine Verteilervorrichtung 14 zur Verteilung von Flüssigkeit (in Fig. 1 nicht dargestellt) auf die Rohre 12 angeordnet.

Die Verteilervorrichtung 14 gemäß Stand der Technik weist eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 für die Flüssigkeit auf, von denen in Fig. 1 oben lediglich eine schematisch dargestellt ist. Innerhalb des Rohrbündelapparates 2 gemäß Stand der Technik weist die Verteilervorrichtung 14 einen größeren Durchmesser als der Mantel 4 und das darin angeordnete Rohrbündel 8 auf, damit auch die äußeren Rohre 12 des Rohrbündels 8 durch die nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 der Verteilervorrichtung 14 speisbar sind. In Fig. 1 unten ist ein horizontaler Schnitt durch den Rohrbündelapparat 2 dargestellt, welcher eine vertikale Draufsicht auf den oberen Rohrboden 10 und das Rohrbündel 8 offenbart. Deutlich erkennbar ist der breite Randbereich 18 des oberen Rohrbodens 10, welcher sich zwischen den äußeren Rohren 12 des Rohrbündels 8 und der Haube 6 erstreckt. In diesem Randbereich 18 können sich in nachteiliger und oben beschriebener Weise Toträume der Flüssigkeitsverteilung bzw. Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit der zu behandelnden Flüssigkeit bilden, wodurch sich der Apparat vom Randbereich 18 ausgehend zusetzen und/oder sich die Produktqualität verschlechtern kann.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A gemäß Fig. 1. Dargestellt ist ein mittlerer Bereich des oberen Rohrbodens 10 und zwei in dem oberen Rohrboden 10 mündende Rohre 12. Die gemäß Fig. 1 dargestellte Verteilervorrichtung 14 weist eine Anordnung der nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 16 derart auf, dass die Flüssigkeit 20 vorzugsweise genau zwischen zwei benachbarten Rohren 12 auf den oberen Rohrboden 10 auftrifft und dann seitlich in die Rohre 12 ablaufen kann. Die korrespondierende Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms auf den Innenseiten der Rohre 12 ist besonders vorteilhaft, falls der Rohrbündelapparat 2 als Fallfilmverdampfer betrieben werden soll. Eine wie hier dargestellte Aufgabe von Flüssigkeit 20 auf die mittleren Rohre 12 des Rohrbündelapparats 2 ist auch im Rahmen der unten noch zu erläuternden erfindungsgemäßen Ausgestaltung bevorzugt, ist allerdings nicht zwingend vorgesehen.

Fig. 3 zeigt in einer an Fig. 1 angelehnten Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 und gleichzeitig eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14. Der Rohrbündelapparat 102 weist einen Mantel 104 mit einer oben abschließenden Haube 106 auf. Innerhalb des Mantels 104 ist ein Rohrbündel 108 angeordnet, welches in einem oberen Rohrboden 1 10 mündende Rohre 1 12 aufweist. Die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung 1 14 ist im Inneren der Haube 106 angeordnet.

Die Verteilervorrichtung 1 14 ist in diesem Beispiel als Flüssigkeitsauffangraum, nämlich als Wannenverteiler 122 ausgestaltet. Der Wannenverteiler 122 weist demgemäß eine Wanne auf, welche - bevorzugt von der Oberseite - mit Flüssigkeit speisbar ist, und welche die Flüssigkeit auf den darunter angeordneten oberen Rohrboden 1 10 abgibt. Der Wannenverteiler 122 ist überdies zylindrisch ausgestaltet und passt sich damit der Form des Rohrbündelapparates 102 und insbesondere der Haube 106 an. Die Verteilervorrichtung 1 14 weist auf der Unterseite zunächst eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 auf. Diese nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 können gemäß Stand der Technik ausgebildet werden, wodurch sich vorzugsweise eine anhand Fig. 2 beschriebene Verteilung der Flüssigkeit auf die mittleren Rohre 1 12 ergeben kann. Von der Mehrzahl der nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen 1 16 ist in Fig. 3 schematisch lediglich eine einzige dargestellt.

Erfindungsgemäß weist die Verteilervorrichtung 1 14 zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen 124 auf, von denen der Übersichtlichkeit halber in Fig. 3 lediglich eine einzige schematisch dargestellt ist. Hier sind die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 als unmittelbar in die Verteilervorrichtung 1 14 eingebrachte Öffnungen, nämlich als Bohrungen 126, ausgestaltet. So weisen in diesem Beispiel die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 eine horizontale Ausrichtung auf. Die erfindungsgemäß vorgesehenen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 stellen innerhalb der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14 und innerhalb des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102, welcher hier beispielhaft als Fallfilmverdampfer 128 ausgestaltet ist, unter anderem die im Folgenden beschriebenen Vorteile bereit. Zunächst sind durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 auch Rohre 1 12 gleichmäßig und in ausreichender Menge mit Flüssigkeit speisbar, welche in radialer Richtung gesehen nach außen von der Verteilervorrichtung 1 14 beabstandet sind. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung 1 14 selbst ein Rohrbündel 108 mit Flüssigkeit versorgen, welches einen größeren effektiven Durchmesser aufweist als die Verteilervorrichtung 1 14.

Dies zeigt die konkrete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 (Fallfilmverdampfer 128) gemäß Fig. 3. Hier entspricht im Gegensatz zu dem Apparat 2 gemäß Stand der Technik nach Fig. 1 die Nennweite der Haube 106 der Nennweite des Mantels 104. Die Verteilervorrichtung 1 14 weist damit zwangsläufig einen geringeren Durchmesser auf als die Haube 106 und als der Mantel 104. Dennoch kann der Rohrbündelapparat 102, nämlich der Mantel 104, voll berohrt ausgestaltet werden, so dass der Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens eine minimale Erstreckung in radialer Richtung aufweisen kann. Dies ist der unteren Darstellung gemäß Fig. 3 entnehmbar.

Andererseits sorgen die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 nicht nur für eine gleichmäßige und ausreichende Versorgung der äußeren Rohre 1 12 mit Flüssigkeit. Zusätzlich wird dem Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens 1 10 durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124 ein konkretes Strömungsregime aufgeprägt, so dass keine Totpunkte der Flüssigkeitsverteilung, keine Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit der Flüssigkeit und keine Ablagerungen im Randbereich 1 18 entstehen können. Dieser Vorgang ist gemäß dem in Fig. 4 vergrößert dargestellten Ausschnitt B aus Fig. 3 dargestellt. In dieser schematischen Darstellung ist erkennbar, wie die Flüssigkeit 120 aus den erfindungsgemäßen seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen 124, nämlich den Bohrungen 126, austritt. Es ist besonders bevorzugt, dass der entstehende, im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Flüssigkeitsstrahl nun - wie in Fig. 4 dargestellt - zunächst auf die Innenseite der Haube 106 trifft. Danach läuft die Flüssigkeit 120 an der Innenseite der Haube 106 herab und überströmt dann zwangsläufig den Randbereich 1 18 des oberen Rohrbodens 1 10 von außen nach innen, bis sie in die Innenseite der äußeren Rohre 1 12 des Rohrbündels abläuft. Im Ergebnis ist die Strömung der Flüssigkeit 120 über den ganzen Rohrbündelapparat 102, und insbesondere auch über den besonders kritischen Randbereich 1 18, gerichtet. Es liegen definierte, gleichartige Verweilzeitverhältnisse vor. Die Verteilung der Flüssigkeit 120 weist weder Toträume noch Bereiche mit Undefinierter Verweilzeit auf. So können auch temperaturempfindliche oder in vergleichbarer Weise kritische Flüssigkeiten 120 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung 1 14 bzw. des erfindungsgemäßen Rohrbündelapparates 102 behandelt werden.

Bezugszeichenliste

2, 102 Rohrbündelapparat

4, 104 Mantel

6, 106 Haube

8, 108 Rohrbündel

10, 1 10 oberer Rohrboden

12, 1 12 Rohr

14, 1 14 Verteilervorrichtung

16, 1 16 nach unten ausgerichtete Ablauföffnung

18, 1 18 Randbereich des oberen Rohrbodens

20, 120 Flüssigkeit

122 Wannenverteiler

24 seitlich ausgerichtete Ablauföffnung

126 Bohrung

128 Fallfilmverdampfer

Claims

Patentansprüche

1. Verteilervorrichtung (1 14) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf in einem oberen Rohrboden (1 10) mündende Rohre (1 12) eines stehenden Rohrbündelapparates (102), wobei die Verteilervorrichtung (1 14) eine Mehrzahl von nach unten ausgerichteten Ablauföffnungen (1 16) für die Flüssigkeit (120) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung (1 14) zusätzlich seitlich ausgerichtete Ablauföffnungen (124) für die Flüssigkeit (120) aufweist.

2. Verteilervorrichtung (1 14) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) eine horizontale Ausrichtung aufweisen.

3. Verteilervorrichtung (1 14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung (1 14) als Flüssigkeitsauffangraum, insbesondere als zylindrischer Flüssigkeitsauffangraum und/oder als Wannenverteiler (122), ausgestaltet ist.

4. Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) als unmittelbar in die Verteilervorrichtung (1 14) eingebrachte Öffnungen, insbesondere als Bohrungen (126), ausgestaltet sind.

5. Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von Flüssigkeit (120) innerhalb der

Verteilervorrichtung (1 14) eine benachbarte Wand, insbesondere die Innenseite einer Gehäusewand und/oder einer Haube (106) eines Rohrbündelapparates, durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) mit der Flüssigkeit (120) benetzbar ist.

6. Rohrbündelapparat (102) mit einem Mantel (104) und einer den Mantel (104) nach oben abschließenden Haube (106), mit einem innerhalb des Mantels (104) angeordneten Rohrbündel (108), das in einem oberen Rohrboden (1 10) mündende Rohre (1 12) aufweist, und mit einer oberhalb des oberen Rohrbodens (1 10), insbesondere innerhalb der Haube (106), angeordneten Verteilervorrichtung (1 14) zur Verteilung von Flüssigkeit (120) auf die Rohre (1 12),

gekennzeichnet durch eine Verteilervorrichtung (1 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Rohrbündelapparat (102) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von Flüssigkeit (120) innerhalb der Verteilervorrichtung (1 14) die Innenseite der Haube (106) durch die seitlich ausgerichteten Ablauföffnungen (124) mit der Flüssigkeit (120) benetzbar ist.

Rohrbündelapparat (102) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennweite der Haube (106) der Nennweite des Mantels (104) entspricht.

Rohrbündelapparat (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (108) sich bis zur Innenseite des Mantels (104) ausdehnt.

10. Rohrbündelapparat (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbündelapparat (102) als Verdampfer, insbesondere als Fallfilmverdampfer (128), ausgestaltet ist.