DE2458308A1

DE2458308A1 - Gaskuehler zum kuehlen von spaltgas oder synthesegas

Info

Publication number: DE2458308A1
Application number: DE19742458308
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid
Current assignee: Siegener AG Geisweid
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1976-06-24

Description

SAG Siegener Aktiengesellschaft, Huttental-Geisweid, Birlenbacher Straße

"Gaskühler zum Kühlen von Spaltgas oder Synthesegas"

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Gas kühler zum Kühlen von Spaltgas oder Synthesegas mit einem Heizrohr "bund el aus kreisförmig um ein zentrales Leitrohr angeordneten geraden gasführenden Rohren sowie mit einem das Heizrohrbündel umgebenden Leitmantel.

Durch die DT-PS 1.918.171 ist ein Gaskühler zum Kühlen von Spaltgas oder Synthesegas mit einem Heizrohrbundel aus kreisförmig um die Kühlerlängsachse angeordneten Heizrohren bekannt, das durch eine dicht an den Wasserraumboden anschließende Trennwand in ein inneres , stehendes und ein äußeres Teilbündel aufgeteilt ist, wobei das innere Teilbündel der Rohre mit dem Eintritt des heißen Gases verbunden und von einer Leitschürze umgeben ist. Die Rohre des inneren Teilbündels sind hierbei auf einem einzigen Kreis angeordnet, wodurch in dem zwischen dem Leitrohr und der äußeren Leitschürze gebildeten und von den gasführenden Rohren durchsetzten Raum ein eindeutig definierter Umlauf des Kühlmittels, z. B. Siedewassers,unter Vermeidung von

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!odräumen erreicht wird, in denen sich an den gasführenden Rohren sowie an der Leitschürze oder dem Leitrohr Gasblasen "bilden können. Diese können "beim Ablösen in dem hoch "belasteten Teil des Gaskühlers Thermoschocks hervorrufen, die zur Zerstörung sowohl der gasführenden Rohre, wie der Leitschürze bzw. des Leitrohres führen können, aber auch das Absetzen von Kondensationsprodukten im Inneren der Rohre verursachen können.

Mit der Vergrößerung der gasliefernden Einrichtungen, so z. B. der Einrichtungen von Ammoniak-Fabriken, ist es notwendig, die Leistung der Gaskühler zu erhöhen.

Hier setzt die Erfindung ein. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlleistung eines Gaskühlers der eingangs genannten Gattung zu erhöhen und dennoch die Gestehungskosten möglichst gering zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Gaskühler der beschriebenen Art vor, bei dem die Rohre des Heizrohrbündels auf mehreren um das Leitrohr konzentrischen Kreisen angeordnet sind, deren Abstand voneinander etwa dem Rohrdurchmesser entspricht, die Rohre eines Kreises gegenüber den Rohren des Nachbarkreises (auf Luke) versetzt sind und zwischen die Rohre des äußeren Rohrkreises an sich bekannte, parallel zu den Rohren verlaufende Yerdrängerkörper ragen.

Durch eine derartige Ausbildung des Gaskühlers ist es möglich,

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die Kühlerleistung zu erhöhen, obwohl der Außendurchmesser des. Kühlers gegenüber "bekannten Gaskühlern nicht oder nicht nennenswert erhöht wird, wie auch die weiteren Rohranlagen des Gaskühlers, soweit dieser ein zweites Röhrteilbündel oder zweites Wärmetauschsystem aus Rohren besitzt, nicht oder nicht nennenswert vergrößert zu werden "brauchen. Es "bietet sich daher die Möglichkeit an, Gaskühler im Baukastensystem den verschiedenen Leistungsanforderungen anzupassen.

Vorzugsweise ist die weitere Ausgestaltung des Gaskühlers eine solche nach der DT-PS 1.918.171, d. h. daß der Gaskühler zwei unabhängig voneinander wirksame Kühlmittelkreislaufe "besitzt, von denen der eine durch die stehenden Rohre des inneren Heizrohr "bündels mit dem zentralen Leitrohr und der äußeren Leitschürze oder -mantel gebildet wird, während das zweite, dieses erste Heizrohrbündel umgebende Heizrohrbündel aus einer manteiförmigen EaIl-Leitung und einem Mantelraum mit spiralförmig verlegten Austausoherrohren gebildet wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Verdrängerkörper an dem Leitmantel gehalten sein. Hierbei können die Verdrängerkörper aus rippentragenden, mit ihren Pußabschnitten einen Kreis bildenden Metallstreifen bestehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können jedoch die Verdrängerkörper in ihrer Gesamtheit die Leitschürze bilden.

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Auf der Zeichnung ist ein Gaskühler nach der Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen der Anordnung der gasführenden Rohre sowie der Ausgestaltung und Anordnung der Verdrängerkörper wiedergegeben. Es zeigt

ig. 1 und 2 den Gaskühler im Schnitt,

ig. 3>4 und 5 verschiedene Ausführungsformen der Verdrängerkörper.

Der zylinderförmige Kühlermantel 1 ist stehend angeordnet und trägt an seinem oberen Ende die den Dampfsammeiraum 2 bildende Haube 3, die den Dampfabzug 2a besitzt. An seinem unteren Ende geht der Kühlermantel in eine untere Haube 4 über, die den Wasserraum 5 umschließt, an den sich nach unten hin die Gaseintrittskammer 6 anschließt, in die die nicht dargestellte Gaszutritt sleitung mündet.

Zwischen dem Wasserraum 5 und dem Kühlerraum 7 ist ein Wasaerraumboden 8 gelegen, der von mehreren auf konzentrischen Kreisen um die senkrechte Kühlermittelachse M ' . angeordnete, stehende Heizrohre 9 durchsetzt wird. Der untere Abschnitt 9a dieser Rohre ragt durch den Wasserraum 5 und ist zwischen dem Wasserraumboden 8 und der Gaszutrittskammer 6 von einem weiteren Rohr 1o in bekannter Weise umgeben, dessen unteres Ende kurz oberhalb des Endes 9b des Rohres 9 gelegen ist. Dieses untere

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Ende 9b jedes Rohres 9 ist durch einen kragenförmigen Teil 11 mit einem Rohrstutzen 12 verbunden, dessen oberer Abschnitt in dem Wasserraum 5 endet. Auf diese Weise wird das untere Ende der Rohre 9 gekühlt.

Das Kühlmittel, z. B. Wasser, tritt durch den Stutzen 13 in den Wasserraum 5 ein, um von dort üoer die Leitung 14 in den Kühlerraum 6 zu gelangen.

In diesem erstreckt sich ein senkrechtes zentrales Leitrohr von einem Abschnitt des Kühlers oberhalb der horizontalen Kühlermitte bis zu dem Boden 8. Ferner nimmt der Kühlerra.um 7 einen die Rohre 9 umge bend ei und im Abstand von dem Leitrohr 15 gelegenen Leitmantel 16 auf, dessen oberes Ende 16a unterhalb des oberen Endes 15a des Leitrohres 15 gelegen ist und dessen unteres Ende, wie aus Mg. 2 erkennbar ist, sich gleichfalls auf dem Zwischenboden 8 abstützt.

Unter Bildung eines Mantelraumes 17 wird der Leitmantel 16 von einem weiteren zylinderischen Mantelrohr 18 konzentrisch umgeben, dessen oberes Ende 18a auf Höhe des oberen Endes 15a des Leitrohres 15 und damit oberhalb des Endes 16a des Leitmantels 16 gelegen ist. Das untere Ende 18b des Mantelrohres 18 endet im Abstand oberhalb des Wasserraumbodens 8, so daß eine Verbindung zwischen dem Mantelraum 17 und dem das Mantelrohr 18 umgebenden weiteren Mantelraums 19 am unteren Ende des

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Mantelrohres 18 gegeben ist.

In dem Mantelraum 19 sind spiralförmig angeordnete, konzentrisch auf mehreren (in Pig. 1 und 2 auf vier) Kreisen angeordnete Wärmetauscherrohre 2o vorgesehen, deren oberes Ende über strichpunktiert eingezeichnete Leitungen 21 mit den oberen Enden der Rohre 9 verbunden sind. Das abgekühlte G-as gelangt aus dem unteren Ende der spiralförmigen Rohre 2o in nicht dargestellter Weise aus dem Kühler.

In den Jxiantelraum 17 können von oben kreisförmig um die Kühlermittelachse M angeordnete und von einer Ringleitung 22 mit Kühlmittel gespeiste Rohre 23 münden.

Die Rohre 9 mit ihrem Leitrohr 15 und dem Leitmantel 16 bilden das innere lauschersystem und den heißgehenden Teil des Kühlers. Hier besteht die besondere Gefahr der Bildung von Kühlmittelgasblasen, z. B. von Siedewasserdampfblasen, an der Außenseite der Rohre 9. Bei ihrem Lösen von der Wand der Rohre 9 stellt sich ein Thermoschock für das Rohrmaterial ein, der die Lebensdauer der Rohre mindert. Ferner besteht die Gefahr, daß aufgrund des stellenweisen Anse-tzens von Blasen an der Außenseite der Rohre 9 und damit durch die Überhitzung an diesen Stellen Polymerisationsprodukte oder sonstige Ablagerungen an der Innenseite der gasführenden Rohre 9 auftreten.

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•Um den Durchmesser des Kühlermantels 1 sowie der Rohre 2o und des Mantelrohres 18 sowie des Leitmantels 16 nicht vergrößern zu müssen und damit die Kosten des G-askühlers zu erhöhen, ist vorgesehen, daß die Rohre 9, wie Fig. 3 Ms 5 erkennen läßt, auf zwei konzentrisch zur Mittelachse M gelegenen Kreises K, L angeordnet sind, deren Abstand X etwa dem Durchmesser der Rohre 9 entspricht. In dem in Fig. 3 dargestellten !Beispiel ist der Abstand X kleiner als der Rohrdurchmesser, während bei dem AusführungsbeJspiel nach Fig. 4 und 5 der Abstand X etwa dem Rohrdurchmesser entspricht. Wie ferner aus Fig. 3 Ms 5 erkennbar ist, sind die Rohre der beiden Kreise K und L gegeneinander auf Luke versetzt. So ist z..B. das Rohr 9e des Kreises K in Fig. 4 gegenüber seinen jiiachbarrohren 9f, 9d des Kreises L winkelmäßig versetzt.

Um nun das Ansetzen von Kühlmittelgasblasen. an den Rohren der Kreise K, I zu vermeiden, ragt in den Zwischenraum 24 zwischen den Rohren 9 des äußeren Kreises L ein Verdrängerkörper 25, der in dargestelltem Beispiel aus einem Metallstreifen mit längsverlaufenden Rippen'besteht. In Fig. 3 sind die Rippen trapezförmig ausgebildet, während die Rippen 26 der Verdrängerkörper 25 nach Fig. 4 im Querschnitt winkelförmig gestaltet sind. In Fig. 5 sind die Rippen der Form der benachbarten Rohre 9 angepaßt und weisen zwei gekrümmte Abschnitte 29_;und einen Stegteil 3b auf.

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Die Fußabschnitte 31 der Yerdrängerkörper 25 können gemeinsam einen Kreis bilden und, wie in den Fig. 3 bis 5 erkennbar, an der Innenseite des Leitmantel 16 anliegen und dort befestigt sein. Hehrere Leitkörper können vorzugsweise miteinander verbunden sein oder eine Baueinheit bilden. So z. B. können die Leitkörper eines Quadranten zu einem Bauteil, z. B. einem wellenförmig profiliierten Wandabschnitt, zusammengefaßt werden.

In den Pig. 3 bis 5 entspricht der Abstand der Rohre 9 von den sie umgebenden Ilachbarrohren oder -teilen ungefähr dem Rohrdurchmesser. Vorzugsweise jedoch macht der freie Abstand einen Bruchteil eines Rohrdurchmessers aus; der Abstand der Rohre untereinander so\»/ie von dem Leitrohr 15 und von den Yerdrängerkörpern 25 ist entsprechend gewählt.

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Claims

SAG Siegener Aktiengesellschaft Düsseldorf, den 9.12.1974

Meine Akte 5118a W/Schm.-

- 9 Patentansprüche

j 1WGaskühler zum Siedekühlen von Spaltgas oder Synthesegas mit einem Heizrohr "bund el aus kreisförmig um ein zentrales Leitrohr stehend angeordneten gasführenden Rohren und mit einem das Heizrohr "bündel umgebenden Leitmantel, dadurch gekennzeich-

(9)
net, daß die Rohre/des Heizrohr "bündeis auf mehreren um das Leitrohr (15) konzentrischen Kreisen (K, L) angeordnet sind, deren Abstand (X) voneinander etwa dem Rohrdurchmesser entspricht, die Rohre (9) eines Kreises (K "bzw. L) gegenüber den Rohren (9) des iJachbarkreises (auf Luke) versetzt sind und zwischen die Rohre des äußeren Rohrkreises an sich "bekannte, parallel zu den Rohren verlaufende Verdrängerkörper (25) ragen.
2) Gaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerdrängerkörper (25) an dem Leitmantel (16) gehalten sind.
3) Gaskühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerdrängerkörper (25) aus Rippen tragenden, mit ihren Eußabschnitten (31) einen Kreis bildenden Metallstreifen bestehen.

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- 1o -
4) Gaskühler nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerdrängerkörper (25) in ihrer Gesamtheit den Leitmantel Mlden.
5) Gaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerdrängerkörper (25) eines Kreisquadranten eine Baueinheit "bilden.
6) Gaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Rohre (9) von den sie umgebenden Rohren (9) oder Teilen (15, 25) kleiner als der Rohrdurchmesser ist.

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