WO2018086759A1 - Verfahren zur temperaturänderung eines fluids mittels eines rohrbündelwärmetauschers und rohrbündelwärmetauscher - Google Patents

Verfahren zur temperaturänderung eines fluids mittels eines rohrbündelwärmetauschers und rohrbündelwärmetauscher Download PDF

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WO2018086759A1
WO2018086759A1 PCT/EP2017/025323 EP2017025323W WO2018086759A1 WO 2018086759 A1 WO2018086759 A1 WO 2018086759A1 EP 2017025323 W EP2017025323 W EP 2017025323W WO 2018086759 A1 WO2018086759 A1 WO 2018086759A1
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fluid
tube bundle
bundle heat
shell
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Dieter Mihailowitsch
Martin Lang
Alexander Hirsch
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/226—Transversal partitions

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a shell and tube heat exchanger and a tube bundle heat exchanger according to the preambles of the independent claims.
  • a common technique for cooling or heating fluids is the use of heat exchangers, especially so-called tube bundle heat exchangers.
  • Tube bundle heat exchangers generally have a plurality of tubes, usually of very small diameter, which are enclosed by a jacket in which a channel is formed for the passage of fluids.
  • Cooling medium or a heating medium through the tubes (ie in the tube-side channels) to lead and to lead to be cooled or to be heated fluid through the shell-side channel. It is also conceivable that the reverse case, as shown for example in GB 848 099 A, there for cooling of fuel. In this way, an indirect heat transfer between the cooling medium or heating medium and the fluid take place.
  • Cooling medium, which is guided there through the shell-side channel can be partially bypassed by using an external bypass on the shell-side channel, so as to change the cooling of a fluid, which is passed there through the tube-side channels.
  • a water cooler for gaseous media in which the fluid to be cooled (or medium) is guided through the shell-side channel. To adjust the cooling, a part of the to be cooled
  • Cooling of synthesis gas with simultaneous heating of water for a water heater is the case in which the water is used on the one hand as a cooling medium, but on the other hand it is heated simultaneously for the desired application.
  • the present invention sets itself the task against this background, a
  • the present invention is based on a method known per se
  • Temperature change ie in particular for cooling or for heating, of a fluid by means of a tube bundle heat exchanger.
  • a shell-and-tube heat exchanger has a plurality of tube-side channels and at least one jacket-side channel.
  • a medium in the case of cooling also referred to as cooling medium
  • cooling medium is now guided through the tube-side channels.
  • a stream of fluid is then introduced into the at least one shell-side channel through a first entry port at a first end of the shell-and-tube heat exchanger and through an exit port at a second end of the shell
  • Tube bundle heat exchanger again led out of the at least one shell-side channel.
  • the fluid which may be, in particular, a gas or a gas mixture, in particular synthesis gas, cooled by indirect heat transfer to the medium, which may be in particular water or heated.
  • the medium which may be in particular water or heated.
  • cooling of the fluid can be used as a first end, a hot end and a second end of a cold end of the tube bundle heat exchanger. Accordingly, when the fluid is heated, a cold end may be used as the first end, and a hot end of the shell-and-tube heat exchanger may be used as the second end. Under a cold end is the end of the
  • the warm end is that end at which the now heated medium is led out again.
  • Temperature conditions in the tube bundle heat exchanger can be used optimally.
  • adjusting or regulating the temperature change ie in particular the cooling or the heating, is now - in addition to the possibilities already mentioned above - still in consideration to change the tube-side channels, so that the way for the medium longer or shorter or to lead the medium through more or less tubes.
  • a temperature change ie in particular a cooling or heating
  • a desired temperature change ie, for example, with regard to a desired temperature of the fluid or a desired cooling capacity of
  • Tube bundle heat exchanger diverted from the flow of fluid before introduction into the at least one shell-side channel, a corresponding partial flow and introduced via a second inlet opening, which is arranged between the first inlet opening and the outlet opening, in the at least one manteil documenten channel.
  • Temperatures of both partial flows in the then reunited stream thus sets an overall higher or lower temperature than if the entire flow through the first inlet opening would be appropriate.
  • the desired temperature change can be achieved by a suitable division of the original flow in the two partial streams, since then
  • the position of the second inlet opening has an influence on the Temperature change. The later the diverted partial flow is supplied to the residual flow or combined with it, the less strongly the fluid is cooled or heated. While the temperature change can be adjusted or regulated via the distribution of the current to the partial flows in an existing shell-and-tube heat exchanger, the arrangement of the second inlet opening can also take into account the other parameters such as the number of tube-side channels, their diameter and length, and the exact Course, the cross-section and the length of the shell-side channel - a design of the shell and tube heat exchanger to desired limits of the change in temperature.
  • the partial flow is diverted to the flow using at least one adjustable and / or controllable valve, in particular continuously adjustable, valve.
  • a valve may, for example, be provided at a corresponding point in a supply line of the fluid. It is conceivable also an arrangement very close to the jacket or directly on the shell of the tube bundle heat exchanger, so that a line to the second inlet opening can be performed directly on the jacket along.
  • a tube bundle heat exchanger for changing the temperature, that is to say in particular for cooling or heating a fluid, a plurality of tube-side channels and at least one jacket-side channel are accordingly provided, wherein a medium can be guided through the tube-side channels.
  • first inlet opening at a first end of the shell-and-tube heat exchanger through which a stream of the fluid can be introduced into the at least one shell-side channel
  • second inlet opening which is arranged between the first inlet opening and the outlet opening and through which a partial stream branched off from the flow of the fluid before introduction into the at least one jacket-side channel can be introduced into the at least one partial-side channel.
  • cooling of the fluid in the shell-side channel may be provided as a first end of a hot end and a second end of a cold end of the tube bundle heat exchanger. Accordingly, in a heating of the fluid in the
  • shell side channel as the first end of a cold end and be provided as a second end of a hot end of the tube bundle heat exchanger.
  • Temperature change of the fluid can be provided a corresponding valve, as has already been explained in more detail.
  • Such a setting or in particular the control can also be automated.
  • FIG. 1 shows a tube bundle heat exchanger according to an embodiment of the invention in a schematic representation. Detailed description of the drawing
  • a shell-and-tube heat exchanger 100 is schematically illustrated in a sectional view that may be used to change the temperature of a fluid (shown as cooling the fluid in this example) that may be supplied to the shell and tube heat exchanger 100.
  • the basic principle of the shell-and-tube heat exchanger 100 corresponds to a conventional shell-and-tube heat exchanger, as is also partially described in the documents cited above.
  • the tube bundle heat exchanger 100 in this case has a plurality of tubes or tube-side channels 1 10, through which a medium, here as a cooling medium, such as, for example, water out becomes.
  • a medium here as a cooling medium, such as, for example, water out becomes.
  • the medium is supplied as stream a of an inlet chamber 1 1 1 and from there out through the tube-side channels 1 10 in an outlet chamber 1 12th About the outlet chamber 1 12, the medium then back out of the
  • Tube bundle heat exchanger 100 led out.
  • the tube-side channels 1 10 are surrounded by a jacket 120.
  • a jacket 120 In the coat
  • a shell-side channel 121 is formed, through which the, here cooled, fluid can be performed.
  • partition walls 122 are provided in the present case, through which the shell-side channel 121 is formed in the manner of a labyrinth.
  • the fluid such as, for example, a synthesis gas
  • a first inlet opening 131 which can be formed, for example, in the form of an inlet nozzle
  • the fluid can then flow through the mantelsetigen channel 121 and exit through an outlet opening 133, which may be formed, for example.
  • an outlet nozzle again from the shell-side channel 121.
  • the first inlet opening 131 is provided at a first, here a warm, end of the tube bundle heat exchanger 100, ie at one end, at which the medium has already flowed through the tube-side channels 1 10 and is therefore warmed up.
  • the outlet opening 133 is accordingly provided at a second, here a cold, end of the shell-and-tube heat exchanger 100, at which the medium just enters the tube-side channels 110 and is therefore still cold.
  • a second inlet opening 132 is now provided, which is arranged between the first inlet opening 131 and the outlet opening 133 and through which fluid, which is also to be cooled, can be introduced into the shell-side channel 121.
  • the second inlet opening 132 may, as well as the first
  • Inlet opening 131 for example, be designed as inlet connection. Fluid, which is introduced through the second inlet opening 132 into the shell-side channel 121, thus mixes with fluid that has been introduced through the first inlet opening 131, has already traveled a certain distance in the shell-side channel 121 and therefore already to a certain extent Degree was cooled.
  • a valve 140 is used, by means of which a partial stream c can be branched off from the original stream b of the fluid, which is introduced through the second inlet opening 132 into the shell-side channel 121.
  • the residual flow b 'remaining from the original stream b is introduced into the shell-side channel 121 through the first inlet opening 131.
  • valve 140 can be continuously adjustable and, in particular, also adjustable.
  • adjustment or regulation can, for example, a suitable tax or
  • Arithmetic unit 141 may be provided, by means of which the valve can be adjusted or adjusted according to, for example, a predetermined temperature change, here cooling, or a temperature to be reached.
  • a temperature change here a cooling, arbitrarily set and in particular also to regulate.
  • a temperature change here a cooling
  • a heating instead of a cooling of the fluid for example, a correspondingly higher starting temperature of the medium, which is higher than that of the fluid, can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturänderung eines Fluids (b) mittels eines Rohrbündelwärmetauschers (100) mit mehreren rohrseitigen Kanälen (110) und wenigstens einem mantelseitigen Kanal (121), bei dem ein Medium (a) durch die rohrseitigen Kanäle (110) geführt wird, wobei ein Strom (b') des Fluids durch eine erste Einrittsöffnung (131) an einem ersten Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121) eingebracht und durch eine Austrittsöffnung (133) an einem zweiten Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) aus dem wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121) herausgeführt wird, wobei zur Einstellung oder Regelung einer Temperaturänderung des Fluids (b) entsprechend einer gewünschten Temperaturänderung von dem Strom (b) des Fluids vor Einbringung in den wenigstens einen mantelseitigen (121) Kanal ein entsprechender Teilstrom (c) abgezweigt und über eine zweite Eintrittsöffnung (132), die zwischen der ersten Eintrittsöffnung (131) und der Austrittsöffnung (133) angeordnet ist, in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121) eingebracht wird, sowie einen solchen Rohrbündelwärmetauscher (100).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Temperaturänderunq eines Fluids mittels eines Rohrbündelwärmetauschers und Rohrbündelwärmetauscher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Rohrbündelwärmetauschers sowie einen Rohrbündelwärmetauscher gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik Für verschiedenste Anwendungen ist es nötig, Fluide abzukühlen oder zu erwärmen. So treten beispielsweise bei Gaserzeugungsanlagen oftmals sehr hohe Temperaturen bei den Gasen auf, die für eine weitere Verwendung zu hoch sind. Auch können bei solch hohen Temperaturen von Gasen Korrosionsprobleme in Rohrleitungen auftreten. Ebenso kann bei verschiedenen Anwendungen eine Abkühlung von Gasen oder Gasgemischen nötig sein, um eine nachfolgende Verdichtungsarbeit zu reduzieren.
Eine übliche Technik zur Abkühlung oder Erwärmung von Fluiden ist die Verwendung von Wärmetauschern, insbesondere sog. Rohrbündelwärmetauschern.
Rohrbündelwärmetauscher weisen in der Regel mehrere Rohre mit meist sehr geringem Durchmesser auf, die von einem Mantel umschlossen werden, in dem ein Kanal zur Durchleitung von Fluiden gebildet wird. Eine Möglichkeit ist nun, ein
Kühlmedium bzw. ein Heizmedium durch die Rohre (also in rohrseitigen Kanälen) zu führen und das zu kühlende bzw. zu beheizende Fluid durch den mantelseitigen Kanal zu führen. Denkbar ist dabei auch die der umgekehrte Fall, wie beispielsweise in der GB 848 099 A, dort zu Abkühlung von Kraftstoff, gezeigt. Auf diese Weise kann eine indirekte Wärmeübetragung zwischen dem Kühlmedium bzw. Heizmedium und dem Fluid stattfinden.
Oftmals kann es bei einer solchen Abkühlung oder Erwärmung auch nötig sein, die Abkühlung bzw. Erwärmung selbst einzustellen oder zu regeln, beispielsweise wenn eine Abkühlung oder Erwärmung des Fluids auf eine bestimmte Temperatur gewünscht ist. Hierzu sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise wird in der DE 10 2008 048 405 B3 beschrieben, dass das
Kühlmedium, das dort durch den mantelseitigen Kanal geführt wird, unter Verwendung eines externen Bypasses teilweise an dem mantelseitigen Kanal vorbeigeleitet werden kann, um so die Abkühlung eines Fluids, das dort durch die rohrseitigen Kanäle geleitet wird, zu verändern.
Aus der EP 0 356 648 A1 und der EP 2 312 252 A1 sind beispielsweise
Wärmetauscher bekannt, bei denen das abzukühlende Fluid durch die rohrseitigen Kanäle geleitet wird, wobei jedoch ein interner Bypass vorgesehen ist, durch den ein Teil des abzukühlenden Fluids geleitet werden kann, um so die Abkühlung
einzustellen.
Aus der DE 17 76 089 A ist beispielsweise ein Wasserkühler für gasförmige Medien bekannt, bei dem das abzukühlende Fluid (bzw. Medium) durch den mantelseitigen Kanal geführt wird. Zur Einstellung der Abkühlung kann ein Teil des zu kühlenden
Mediums bereits früher als der restliche Teil aus dem mantelseitigen Kanal entnommen und anschließend mit diesem vereinigt werden.
Bei den erwähnten Möglichkeiten zur Abkühlung bzw. Erwärmung von Fluiden besteht jedoch die Gefahr von unerwünschten Kondensationen bzw. Verdampfungen, insbesondere bei bestimmten Lastbereichen, wie dies beispielsweise bei der
Abkühlung von Synthesegas bei gleichzeitger Erwärmung von Wasser für einen Wasseranwärmer der Fall ist, bei dem das Wasser einerseits als Kühlmedium verwendet wird, andererseits aber dadurch gleichzeit für die gewünschte Anwendung erwärmt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe, eine
Möglichkeit bereitzustellen, eine Temperatur eines Fluid ohne unerwünschte
Kondensation bzw. ohne unerwünschte Verdampfung des Mediums zu ändern, insbesondere auch in extremen Lastbereichen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Temperaturänderung eines Fluids mittels eines Rohrbündelwärmetauschers sowie einen Rohrbündelwärmetauscher mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht von einem an sich bekannten Verfahren zur
Temperaturänderung, also insbesondere zum Abkühlen oder zum Erwärmen, eines Fluids mittels eines Rohrbündelwärmetauschers aus. Wie bereits eingangs erwähnt, weist ein solcher Rohrbündelwärmetauscher dabei mehrere rohrseitige Kanäle und wenigstens einen mantelseitigen Kanal auf. Hierbei wird nun ein Medium (im Falle einer Abkühlung auch als Kühlmedium bezeichnet) durch die rohrseitigen Kanäle geführt.
Ein Strom des Fluids wird dann durch eine erste Einrittsöffnung an einem ersten Ende des Rohrbündelwärmetauschers in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal eingebracht und durch eine Austrittsöffnung an einem zweiten Ende des
Rohrbündelwärmetauschers wieder aus dem wenigstens einen mantelseitigen Kanal herausgeführt. Auf diese Weise kann das Fluid, dessen Temperatur geändert werden soll und bei dem es sich insbesondere um ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere auch Synthesegas, handeln kann, durch indirekte Wärmeübertragung auf das Medium, bei dem es sich insbesondere um Wasser handeln kann, abgekühlt bzw. erwärmt. Im Falle einer Abkühlung des Fluids kann als erstes Ende ein warmes Ende und als zweites Ende ein kaltes Ende des Rohrbündelwärmetauschers verwendet werden. Entsprechend kann bei einer Erwärmung des Fluids als erstes Ende ein kaltes Ende und als zweites Ende ein warmes Ende des Rohrbündelwärmetauschers verwendet werden. Unter einem kalten Ende ist dabei dasjenige Ende des
Rohrbündelwärmetauschers zu verstehen, an dem das (noch kalte) Medium
eingebracht wird. Entsprechend handelt es sich bei dem warmen Ende um dasjenige Ende, an dem das nunmehr erwärmte Medium wieder herausgeführt wird.
Zweckmäßig ist es bei einem solchen Rohrbündelwärmetauscher auch, wenn er mit Gegenstromführung betrieben wird, d.h. dass das Fluid in dem mantelseitigen Kanal in entgegengesetzter Strömungsrichtung zum Medium in den rohrseitgen Kanälen durch den Rohrbündelwärmetauscher geführt wird, da auf diese Weise die
Temperaturverhältnisse im Rohrbündelwärmetauscher optimal genutzt werden können. Als eine weitere Möglichkeit zur Einstellung bzw. Regelung der Temperaturänderung, also insbesondere der Abkühlung oder der Erwärmung, kommt nun - neben den eingangs bereits erwähnten Möglichkeiten - noch in Betracht, die rohrseitigen Kanäle zu verändern, so dass der Weg für das Medium länger oder kürzer wird oder das Medium durch mehr oder weniger Rohre zu führen. Damit können zwar
Kondensationen bzw. Verdampfungen vermieden werden, jedoch ist die Realisierung eines solchen Rohrbündelwärmetauschers aufgrund der bentotigten schaltbaren Rohre bzw. Rohrgruppen sehr aufwändig.
Erfindungsgemäß wird nun zur Einstellung oder Regelung einer Temperaturänderung, also insbesondere einer Abkühlung oder einer Erwärmung, des Fluids entsprechend einer gewünschten Temperaturänderung (also beispielsweise im Hinblick auf eine gewünschte Temperatur des Fluids oder eine gewünschte Kühlleistung des
Rohrbündelwärmetauschers) von dem Strom des Fluids vor Einbringung in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal ein entsprechender Teilstrom abgezweigt und über eine zweite Eintrittsöffnung, die zwischen der ersten Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung angeordnet ist, in den wenigstens einen manteilseitigen Kanal eingebracht.
Auf diese Weise werden also zwei Teilströme (also der vom Strom abgezweigte Teilstrom und der verbleibende Reststrom) gebildet, die an unterschiedlichen Stellen in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal eingebracht und dort dann, nachdem der abgezweigte Teilstrom eingebracht wurde, wieder vereinigt werden. An der Stelle, an der der Teilstrom in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal eingebracht wird, wurde der Reststrom jedoch bereits abgekühlt bzw. erwärmt und ist damit kälter bzw. wärmer als der später eingebrachte Teilstrom. Durch die Angleichung der
Temperaturen beider Teilströme im dann wieder vereinigten Strom stellt sich also eine insgesamt höhere bzw. niedrigere Temperatur ein als wenn der gesamte Strom durch die erste Eintrittsöffnung angebracht würde.
Die gewünschte Temperaturänderung kann dabei durch eine geeignete Aufteilung des ursprünglichen Stroms in die beiden Teilströme erreicht werden, da dann
unterschiedliche Fluidmengen unterschiedlich stark abgekühlt bzw. erwärmt werden. Ebenso hat die Position der zweiten Eintrittsöffnung Einfluss auf die Temperaturänderung. Je später der abgezweigte Teilstrom dem Reststrom zugeführt bzw. mit diesem vereinigt wird, desto weniger stark wird das Fluid abgekühlt bzw. erwärmt. Während dabei über die Aufteilung des Stroms auf die Teilströme bei einem vorhandenen Rohrbündelwärmetauscher die Temperaturänderung eingestellt bzw. geregelt werden kann, kann über die Anordnung der zweiten Eintrittsöffnung - auch unter Berücksichtigung der übrigen Parameter wie Anzahl der rohrseitigen Kanäle, deren Durchmesser und Länge sowie den genauen Verlauf, den Querschnitt und die Länge des mantelseitigen Kanals - eine Auslegung des Rohrbündelwärmetauschers auf gewünschte Grenzen der Temperaturänderung erfolgen.
Im Vergleich zu der erwähnte Möglichkeit mit schaltbaren Rohren bzw. Rohrgruppen ist hier ein deutlich geringerer Aufwand nötig, da lediglich eine zweite Eintrittsöffnung im mantelseitungen Kanal, der ohnehin von außen einfach erreichbar ist, vorgesehen werden muss. Ebenso werden bei der vorgeschlagenen Möglichkeit insbesondere auch bei extremen Lastbereichen, wie beispielsweise 1 zu 10, Kondensation bzw.
Verdampfung vermieden, da eine Vereinigung der beiden Teilströme bereits frühzeitig erfolgt, bevor ein Unterschied in den Temperaturen zu hoch ist, wie dies bei einem vollständigen Bypass der Fall wäre. Vorzugsweise wird dabei der Teilstrom dem Strom unter Verwendung wenigstens eines einstell- und/oder regelbaren Ventils, insbesondere kontinuierlich verstellbaren, Ventils abgezweigt. Ein solches Ventil kann beispielsweise an entsprechender Stelle in einer Zuleitung des Fluids vorgesehen sein. Denkbar ist dabei auch eine Anordnung sehr nahe am Mantel oder direkt am Mantel des Rohrbündelwärmetauschers, sodass eine Leitung zu der zweiten Eintrittsöffnung direkt am Mantel entlang geführt werden kann.
Bei einem erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauscher zur Temperaturänderung, also insbesondere zum Abkühlen oder Erwärmen, eines Fluids sind entsprechend mehrere rohrseitige Kanälen und wenigstens ein mantelseitiger Kanal vorhanden, wobei ein Medium durch die rohrseitigen Kanäle führbar ist . Neben einer ersten Eintrittsöffnung an einem einem ersten Ende des Rohrbündelwärmetauschers, durch die ein Strom des Fluids in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal einbringbar ist, und einer Austrittsöffnung an einem zweiten Ende des Rohrbündelwärmetauschers durch die das Fluid aus dem wenigstens einen mantelseitigen Kanal herausführbar ist, ist dabei eine zweite Eintrittsöffnung vorhanden, die zwischen der ersten Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung angeordnet ist und durch welche ein von dem Strom des Fluids vor Einbringung in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal abgezweigter Teilstrom in den wenigstens einen manteilseitigen Kanal einbringbar ist. Im Falle einer Abkühlung des Fluids im mantelseitigen Kanal kann als erstes Ende ein warmes Ende und als zweites Ende ein kaltes Ende des Rohrbündelwärmetauschers vorgesehen sein. Entsprechend kann bei einer Erwärmung des Fluids im
mantelseitigen Kanal als erstes Ende ein kaltes Ende und als zweites Ende ein warmes Ende des Rohrbündelwärmetauschers vorgesehen sein.
Zur Einstellung oder Regelung des abzuzweigenden Teilstroms und damit der
Temperaturänderung des Fluids kann dabei ein entsprechendes Ventil, wie es bereits näher erläutert wurde, vorgesehen sein. Eine solche Einstellung bzw. insbesondere die Regelung kann dabei auch automatisiert ablaufen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche verschiedene Anlagenteile zeigt, anhand derer die
erfindungsgemäßen Maßnahmen erläutert werden. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt einen Rohrbündelwärmetauscher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist ein Rohrbündelwärmetauscher 100 in einer Schnittansicht schematisch dargestellt, der zur Temperaturänderung eines Fluids (in diesem Beispiel gezeigt als Abkühlung des Fluides), das dem Rohrbündelwärmetauscher 100 zugeführt werden kann, verwendet werden kann. Das Grundprinzip des Rohrbündelwärmetauschers 100 entspricht dabei einem herkömmlichen Rohrbündelwärmetauscher, wie es zum Teil auch in den eingangs genannten Dokumenten beschrieben wird.
Der Rohrbündelwärmetauscher 100 weist dabei mehrere Rohre bzw. rohrseitige Kanäle 1 10 auf, durch die ein Medium, hier als Kühlmedium, wie bspw. Wasser geführt wird. Hierzu wird das Medium als Strom a einer Einlasskammer 1 1 1 zugeführt und von dort aus durch die rohrseitigen Kanäle 1 10 in eine Auslasskammer 1 12 geführt. Über die Auslasskammer 1 12 kann das Medium dann wieder aus dem
Rohrbündelwärmetauscher 100 herausgeführt werden.
Die rohrseitigen Kanäle 1 10 werden von einem Mantel 120 umgeben. In dem Mantel
120 wird ein mantelseitiger Kanal 121 gebildet, durch den das, hier abzukühlende, Fluid geführt werden kann. Hierzu sind vorliegend Trennwände 122 vorgesehen, durch die der mantelseitige Kanal 121 in Art eines Labyrinths ausgebildet wird.
Das Fluid wie bspw. ein Synthesegas, wird durch eine erste Eintrittsöffnung 131 , die bspw. in Form eines Eintrittsstutzens ausgbildet sein kann, in den mantelseitgen Kanal
121 eingebracht. Das Fluid kann dann den mantelsetigen Kanal 121 durchströmen und durch eine Austrittsöffnung 133, die bspw. in Form eines Austrittsstutzens ausgebildet sein kann, wieder aus dem mantelseitigen Kanal 121 austreten.
Die erste Eintrittsöffnung 131 ist an einem ersten, hier einem warmen, Ende des Rohrbündelwärmetauschers 100 vorgesehen, also an einem Ende, an dem das Medium bereits die rohrseitgen Kanäle 1 10 durchströmt hat und daher aufgewärmt ist. Die Austrittsöffnung 133 ist dementsprechend an einem zweiten, hier einem kalten, Ende des Rohrbündelwärmetauschers 100 vorgesehen, an dem das Medium gerade erst in die rohrseitigen Kanäle 1 10 eintritt und daher noch kalt ist.
Erfindungsgemäß ist nun eine zweite Eintrittsöffnung 132 vorgesehen, die zwischen der ersten Eintrittsöffnung 131 und der Austrittsöffnung 133 angeordnet ist und durch die ebenfalls, hier abzukühlendes, Fluid in den mantelseitigen Kanal 121 eingebracht werden kann. Die zweite Eintrittsöffnung 132 kann dabei, wie auch die erste
Eintrittsöffnung 131 , bspw. als Eintrittsstutzen ausgebildet sein. Fluid, welches durch die zweite Eintrittsöffnung 132 in den mantelseitigen Kanal 121 eingebracht wird, vermischt bzw. vereinigt sich demnach mit Fluid, das durch die erste Eintrittsöffnung 131 eingebracht wurde, bereits einen gewissen Weg im mantelseitigen Kanal 121 zurückgelegt hat und demnach bereits zu einem gewissen Grad abgekühlt wurde. Im gezeigten Fall wird ein Ventil 140 verwendet, mittels welchem vom ursprünglichen Strom b des Fluids ein Teilstrom c abgezweigt werden kann, der durch die zweite Eintrittsöffnung 132 in den mantelseitigen Kanal 121 eingebracht wird. Der vom ursprünglichen Strom b verbleibende Reststrom b' hingegen wird durch die erste Eintrittsöffnung 131 in den mantelseitigen Kanal 121 eingebracht.
Je Verhältnis der beiden Ströme b' und c hinsichtlich ihres Volumenstroms ergibt sich daher gegenüber dem ursprünglichen Strom b eine unterschiedlich starke
Temperaturänderung, hier Abkühlung, des Fluids, wenn es durch die Austrittsöffnung 133 aus dem Rohrbündelwärmetauscher 100 austritt.
Das Ventil 140 kann hierzu kontinierlich verstellbar und insbesondere auch regelbar sein. Zur Einstellung bzw. Regelung kann bspw. eine geeignete Steuer- oder
Recheneinheit 141 vorgesehen sein, mittels welcher das Ventil entsprechend bspw. einer vorgebenen Temperaturänderung, hier Abkühlung, bzw. einer zu erreichenden Temperatur eingestellt bzw. verstellt werden kann.
Alternativ zu dem hier gezeigten Drei-Wege-Ventil können auch gegebenenfalls geeignet verschaltete Regelventile für die jeweiligen Teilströme c und/oder b' zur Verwendung kommen.
Mit dem gezeigten Rohrbündelwärmetauscher 100 ist es also möglich innerhalb gewisser Grenzen, die unter Anderem durch die Länge des mantelseitigen Kanals sowie auch der Positionierung der zweiten Eintrittsöffnung in Bezug auf die erste Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung vorgegeben sind, eine Temperaturänderung, hier eine Abkühlung, beliebig einzustellen und insbesondere auch zu regeln. Dabei treten jedoch keine unerwünschten Kondensationen oder Verdampfungen auf.
Für eine Erwärmung anstatt einer Abkühlung des Fluids kann beispielsweise eine entsprechend höhere Ausgangstemperatur des Mediums verwendet werden, die höher als dienjenige des Fluids ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Temperaturänderung eines Fluids (b) mittels eines
Rohrbündelwärmetauschers (100) mit mehreren rohrseitigen Kanälen (1 10) und wenigstens einem mantelseitigen Kanal (121 ), bei dem ein Medium (a) durch die rohrseitigen Kanäle (1 10) geführt wird, wobei ein Strom (b') des Fluids durch eine erste Einrittsöffnung (131 ) an einem ersten Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) eingebracht und durch eine Austrittsöffnung (133) an einem zweiten Ende des
Rohrbündelwärmetauschers (100) aus dem wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) herausgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung oder Regelung einer
Temperaturänderung des Fluids (b) entsprechend einer gewünschten
Temperaturänderung von dem Strom (b) des Fluids vor Einbringung in den wenigstens einen mantelseitigen (121 ) Kanal ein entsprechender Teilstrom (c) abgezweigt und über eine zweite Eintrittsöffnung (132), die zwischen der ersten
Eintrittsöffnung (131 ) und der Austrittsöffnung (133) angeordnet ist, in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Teilstrom (c) von dem Strom (b) unter Verwendung wenigstens eines einstell- und/oder regelbaren Ventils (140) abgezweigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei als das wenigstens eine Ventil (140) ein
kontinuierlich verstellbares Ventil verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Fluid (b) ein
Synthesegas und/oder als Medium (a) Wasser verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als
Rohrbündelwärmetauscher (100) ein Rohrbündelwärmetauscher mit
Gegenstromführung verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Abkühlung des Fluids (b), wobei als erstes Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) ein warmes Ende und als zweites Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) ein kaltes Ende verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Erwärmung des Fluids (b), wobei als erstes Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) ein kaltes Ende und als zweites Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) ein warmes Ende verwendet wird.
8. Rohrbündelwärmetauscher (100) zur Temperaturänderung eines Fluids (b) mit mehreren rohrseitigen Kanälen (1 10) und wenigstens einem mantelseitigen Kanal (121 ), bei dem ein Medium (a) durch die rohrseitigen Kanäle (1 10) führbar ist, mit einer ersten Eintrittsöffnung (131 ) an einem ersten Ende des
Rohrbündelwärmetauschers (100), durch die ein Strom (b) des Fluids in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) einbringbar ist, mit einer
Austrittsöffnung (133) an einem zweiten Ende des Rohrbündelwärmetauschers (100) durch die das Fluid aus dem wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) herausführbar ist,
gekennzeichnet durch eine zweite Eintrittsöffnung (132), die zwischen der ersten Eintrittsöffnung (131 ) und der Austrittsöffnung (133) angeordnet ist und durch welche ein von dem Strom (b) des Fluids vor Einbringung in den wenigstens einen mantelseitigen Kanal (121 ) abgezweigter Teilstrom (c) in den wenigstens einen manteilseitigen Kanal (121 ) einbringbar ist.
9. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach Anspruch 8, der weiterhin mit wenigstens einem einstell- und/oder regelbaren Ventil (140) ausgeführt ist, mittels welchem der Teilstrom (c) von dem Strom (b) abzweigbar ist.
10. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach Anspruch 9, der dazu eingerichtet ist, zur Einstellung oder Regelung einer Temperaturänderung des Fluids (b) entsprechend einer gewünschten Temperaturänderung und unter Verwendung des wenigstens einen Ventils (140) den Teilstrom (c) entsprechend von dem Strom (b) des Fluids abzuzweigen.
1 1 . Rohrbündelwärmetauscher (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das wenigstens eine Ventil (140) als kontinuierlich verstellbares Ventil ausgebildet ist.
12. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , der zur Verwendung eines Synthesegases als Fluid (b) und/oder von Wasser als Medium (a) eingerichtet ist.
13. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der als Rohrbündelwärmetauscher mit Gegenstromführung ausgebildet ist.
14. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, zur
Abkühlung des Fluids, wobei das erste Ende ein warmes Ende und das zweite Ende ein kaltes Ende umfasst.
15. Rohrbündelwärmetauscher (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, zur
Erwärmung des Fluids, wobei das erste Ende ein kaltes Ende und das zweite Ende ein warmes Ende umfasst.
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