DE977499C

DE977499C - Mit Quecksilber als Kuehlmittel beaufschlagter Waermeaustauscher zur Durchfuehrung exothermer chemischer Reaktionen

Info

Publication number: DE977499C
Application number: DEM25998A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl-Ing Sigel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-02-05
Filing date: 1955-02-05
Publication date: 1966-09-29

Description

Mit Quecksilber als Kühlmittel beaufschlagter Wärmeaustauscher zur Durchführung exothermer chemischer Reaktionen Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Durchführung exothermer chemischer Reaktionen unter Verwendung von Quecksilber als Kiihlmittel mit senkrechten kontaktgefüllten Rohren, die von dem Kühlmittel umgeben sind und mit ihren Enden in Rohrböden sitzen. Sie bezweckt Verbesserungen, wodurch ein wirtschaftlicher Betrieb derartiger Wärmeaustauscher ermöglicht wird.
Die Verwendung von Quecksilber als Kühlmittel in Wärmeaustauschern der bezeichneten Art ist bekannt. Bei den bekannten mit Quecksilber betriebenen Wärmeaustauschern ist der gesamte zwischen den kontaktgefüllten Rohren befindliche Querschnitt des Wärmeaustauschergehäuses mit Quecksilber gefüllt, den man mit Rücksicht auf die hohen Anschaffungskosten für das Quecksilber auch schon dadurch verkleinert hat, daß man in die für die Aufnahme des Quecksilbers vorgesehenen Räume Verdrängungskörper einbaute.
Es sind auch Wärmeaustauscher für den genannten Zweck bekannt, bei denen die Kühlflüssigkeit in Form eines dünnen ringförmigen Mantels um die zu kühlenden Rohre geführt wird. Hierbei wird das Kühlmittel zwangläufig von oben nach unten aus einer Eintrittskammer in eine mit dieser nur durch die betreffenden Rohre verbundene Austrittskammer geführt. Es findet also ein Zwangsumlauf des Kühlmittels statt, der z. B. mittels einer Pumpe bewirkt wird.
Diese bekannten Bauelemente eines Wärmeaustauschers, das Umgeben von senkrechten, kontaktgefüllten Rohren mit konzentrischen Rohren für die Aufnahme eines Kühlmittels (z. B. deutsche Patentschrift 66r 805) sowie das Endenlassen der Kon- takt- bzw. Kühlrohrenden in doppelte Rohrböden und die Verbindung der durch die Rohrböden gebildeten Kammern (französische Patentschriften 488 22I und 603 II0) sind erfindungsgemäß für die Verwendung von Quecksilber als Kühlmittel dahingehend abgewandelt und kombiniert, daß die Rohrböden (5) der äußeren Rohre (4) zusammen mit einem besonderen Mantel (2I) oder dem Außenmantel (I) des ganzen Apparates einen geschlossenen Hohlkörper bilden, der in dem von den ihn durchsetzenden Doppelrohren freigelassenen Teilquerschnitten ein von Quecksilber verschiedenes zweites Kühlmittel enthält, das durch entsprechende Einrichtungen (I4 bis I6) ebenfalls im Kreislauf gehalten wird.
13ei dieser Anordnung findet kein Zwangsumlaif des als Kühlmittel dienenden Quecksilbers von oben nach unten statt. Vielmehr wird der Kühlmittelumlauf dadurch bewirkt, daß die von dem Quecksilber aufgenommene Wärme zur Verdampfung des Quecksilbers führt und der Quecksilberdampf in der zwischen den oberen Rohrböden gebildeten Kammer oder in dem Rückflußkühler kondensiert. Das kondensierte Quecksilber fließt dann durch den das Rohrbündel umgebenden Ringraum oder durch die von dem Rückflußkühler ausgehende Leitung in die untere Kammer zurück. Auf diese Weise wird ein selbsttätiger Umlauf des Quecksilbers herbeigeführt.
Durch diese Anordnung ist es möglich, mit der optimalen Quecksilbermenge als Kühlmittel auszukommen. Die Möglichkeit, das wertvolle Ouecksilber zusätzlich und gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des Wärmeaustauschers durch ein zweites Kühlmittel zu kühlen, ist ein erheblicher Fortschritt gegenüber den bekannten Konstruktionen, bei denen dieser Vorgang erfahrungsgemäß schwer zu beherrschen ist. Die Festigkeit der Rohrböden ist gesichert, da die Rohrabstände ausreichend groß gewählt werden können.
Abb. I und 2 der Zeichnung zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele je in einem senkrechten Schnitt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der den Wärmeaustauscher einschließende I.antel 1 an der oberen und unteren Anschlußwand mit je einem Anschlußstutzen 19 bzw. 20 für die Zuleitung des chemisch umzusetzenden Mediums bzw. für die Ableitung der Umsetzungsprodukte versehen, Der Mantel 1 enthält zwei parallele Rohrböden3, in denen die Enden der mit einer Kontaktmasse 6 gefüllten Rohre 2 befestigt sind. Das bei I9 einströ,-mende Medium, z. B. ein Gas, durchströmt also auf seinem Wege zu dem Auslaßstutzen 20 die parallelgeschalteten Kontaktrohre 6. Zwischen den Rohrböden 3 sind zwei weitere parallele Rohrböden 5 angeordnet, in denen die Enden vqn Kühl rohren 4 sitzen, welche die Kontaktrohre 2 kqnzentrisch umgeben. Die Ringräume 7 zwischen den Kontaktrohrein 2 und den Kühlrohren 4 und der zwischen den unteren Rohrböden 3 und 5 gebildete Sammdraum 8 enthalten als, Kühlmittel Quecksilber Die quecksilbersäulen füllen die Ringräume zwischen den Rohren 2 und 4 annähernd bis zu dem oberen Kühlrohrboden 5 aus. Durch die von den Kontaktrohren an das Quecksilber abgegebene Wärme verdampft das Quecksilber. In Richtung der Pfeile 10 gelangen die Quecksilberdämpfe aus den Kühlrohren 4 in den aus den oberen Rohrböden 3 und 5 gebildeten Dampfraum 9.
Bei dem Beispiel nach Abb. I sind die Kühlrohrböden 5 mit einem das ganze Rohrsystem umfassenden Mantel 21 zu einem geschlossenen Hohlkörper verbunden; der zwischen dem Mantel 2I und dem Mantel I des Wärmeaustauschers gebildete Ringraum in dient als Rückflußraum für das Quecksilber, welches in dem Dampfraum 9 und in der Hauptsache an dem Mantel I des Wärmeaustauschers kondensiert. Um das Kondensieren des Quecksilbers zu beschleunigen, ist der Mantel I mit äußeren Kühlrippen I7 versehen. Der von dem zusätzlichen Mantel 21 umschlossene Hohlraum wird durch eine Zufluß leitung 14, durch eine Rückflußleitung6 und z. B. eine Pumpe oder einen Kompressor 15 im Kreislauf mit einem Kühlmittel, beispielsweise mit einem Gas oder einer Flüssigkeit, gespeist. Bei dem Beispiel nach Abb. 2 ist der zusätzliche Mantel 21 gemäß Abb. I nicht vorhanden.
Die Rohrböden 5 für die Kühl rohre sind bei diesem Beispiel ebenso wie die Rohrböden 3 für die I(ontaktrohre an ihren Umfängen mit dem Mantel I des Wärmeaustauschers verbunden. Die Leitungen 14 und I5 für das Kühlmittel sind an den von dem Mantel I umschlossenen Hohlraum angeschlossen.
Der Dampfraumg ist durch eine Leitung 11 mit einem Quecksilberrückflußkühler 12 verbunden, der durch eine Leitung I3 in den Sammelraum 8 mündet.

Claims

PATENTANSPRUCH Wärmeaustauscher zur Durchführung exothermer chemischer Reaktionen mit paarweise sich einander konzentrisch umgebenden vertikalen Doppelrohren, von denen sowohl die inneren eine Kontaktmasse enthaltenden Rohre als auch die äußeren Rohre, die gegenüber den inneren verhältnismäßig schmale Ringräume zur Aufnahme von Quecksilber als Kühlmittel bilden, an beiden Enden je mit gesonderten Rohrböden unter Bildung zweier Kammern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrböden (5) der äußeren Rohre (4) zusammen mit einem besonderen Mantel (2I) oder dem Außenmantel (I) des Austauschers einen geschlossenen Hohlkörper bilden, der in dem von den ihn durchsetzenden Doppelrohren freigdassenen Teilquerschnitt ein weiteres, von Quecksilber verschiedenes Kühlmittel enthält, das durch entsprechende Einrichtungen (I4 bis I6) ebenfalls im Kreislauf gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 404998, 692 836, 113932,.