DE102007034875B3

DE102007034875B3 - Vapor condenser for treating multi-component systems, e.g. in concentration of sulfuric acid, has encased chamber divided into tube-free and tube-containing regions

Info

Publication number: DE102007034875B3
Application number: DE200710034875
Authority: DE
Inventors: Lüder Henke; Peter Pataky; Jürgen Schmidt; Hansjürgen Dr. Winterbauer
Original assignee: Plinke GmbH
Current assignee: Plinke GmbH
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-07-25

Abstract

A vapor condenser, in the form of a tube bundle heat exchanger with vapor inlet pipes (N6, N7, N8) provided with baffle plates (P6, P7, P8), has the encased chamber divided into a tube-free region (B1), directly after the vapor inlets, and a tube-containing region (B2). U-Shaped guiding plates (L3, L4) cover at least 50% of the cross-sectional area between the two regions. Cooling water is supplied in cross-countercurrent to the vapor. A vapor condenser, in the form of a tube bundle heat exchanger with casing-side condensation, having at least two vapor inlet pipes (N6, N7, N8) provided with baffle plates (P6, P7, P8), has the encased chamber divided into a tube-free region (B1), directly after the vapor inlets, and a tube-containing region (B2). U-Shaped guiding plates (L3, L4) cover at least 50% of the cross-sectional area between the tube-free and tube-containing regions, such that the vapor flows only through the free area into the tube-containing region. Cooling water is supplied in cross-countercurrent to the vapor.

Description

Brüdenkondensatoren in der Ausführung als Rohrbündelwärmeaustauscher mit mantelseitiger Kondensation werden in der chemischen Industrie in einer Vielzahl von Fällen eingesetzt.Brüdenkondensatoren in the execution as a tube bundle heat exchanger with shell-sided condensation are used in the chemical industry in a variety of cases used.

Die Grundlagen für die Auslegung und den Bau von Brüdenkondensatoren sind ausführlich bereits in Perry's Chemical Engineers' Handbook, Sixth Edition, McGraw-Hill, 1984, Seiten 10–32 ff und 11–3 ff beschrieben. Hier werden auch die Schwierigkeiten bei der thermischen Auslegung von Rohrbündelwärmeaustauschern mit mantelseitiger Kondensation auf Grund der variierenden Dampfgeschwindigkeiten entlang der Rohre erwähnt.The Basics for the design and construction of vapor condensers are detailed already in Perry's Chemical Engineers' Handbook, Sixth Edition, McGraw-Hill, 1984, pages 10-32 ff and 11-3 ff described. Here are also the difficulties in the thermal Design of tube bundle heat exchangers with shell-side condensation due to varying vapor velocities mentioned the pipes.

Auch im VDI-Wärmeatlas, 8. Auflage, Springer-Verlag, 1997, werden konstruktive Hinweise für den Bau von Wärmeüberträgern gegeben. Hier wird beispielsweise der Einbau von Umlenksegmenten zur Verbesserung des Wärmeübergangs durch abwechselnde quer und längs Anströmung der Rohre, sowie verschiedene Ausführungen der Umlenksegmente bei voller und bei teilweiser Berohrung beschrieben.Also in the VDI Heat Atlas, 8th edition, Springer-Verlag, 1997, are constructive notes for the Construction of heat exchangers given. Here, for example, the installation of Umlenksegmenten for improvement the heat transfer through alternating transverse and longitudinal inflow the tubes, as well as different versions of the Umlenksegmente described at full and at partial contact.

Die Literatur bekannten Auslegungs- und Berechnungsmethoden lassen sich aber nur schwer auf Mehrkomponentensysteme mit stark unterschiedlichen Stoffwerten übertragen. Auch die detaillierte Berechnung der Wärmeüberträger mit mehreren unterschiedlichen in den Apparat eintretenden Strömen ist nicht möglich und die optimale geometrische Gestaltung lässt sich nicht vorhersagen.The Literature known interpretation and calculation methods can be but difficult to multi-component systems with very different Transferred material values. Also, the detailed calculation of the heat exchanger with several different into the apparatus entering streams can not and the optimal geometric design can not be predicted.

Ein Beispiel für ein solches Mehrkomponentensystem mit stark unterschiedlichen Stoffwerten sind die Brüden, die bei der Rückkonzentrierung von Schwefelsäure aus Nitrierprozessen auftreten. Die Rückkonzentrierung der Schwefelsäure erfolgt in der Regel bei einem Druck zwischen 10 mbar und 500 mbar. Die aus der Säure abgedampften Brüden enthalten neben dem Hauptbestandteil Wasser noch Anteile an Schwefelsäure, organischen Nitrierprodukten und gegebenenfalls Salpetersäure, Nitrose Gase und Zersetzungsprodukte der organischen Verbindungen. Für die Kondensation dieser Brüden werden Rohrbündelwärmeaustauscher aus Edelstählen mit mantelseitiger Kondensation eingesetzt. Speziell bei der Aufarbeitung von Abfallschwefelsäure aus der Herstellung von DNT hat man feststellen müssen, dass bei Einsatz der gängigen Wärmeaustauscher mit den in der Literatur beschriebenen Bauarten ungewollte und störende Effekte auftreten. Bei einem Betriebsdruck von 80 mbar kondensiert das Wasser bei ca. 41.5°C. H₂SO₄ kondensiert bereits bei 160–170°C unter Bildung von Schwefelsäure unterschiedlicher Konzentration mit mitkondensierendem Wasser. In den Brüden enthaltenes DNT lagert sich auf den Rohren der Wärmeaustauscher ab, da es je nach Isomerenzusammensetzung bereits zwischen 50°C und 90°C fest wird. Durch Zusatz von Mononitrotoluol kann man diesen negativen Effekt vermeiden bzw. reduzieren wie beispielsweise in EP 0 155 586 A1 beschrieben.An example of such a multicomponent system with very different physical properties are the vapors which occur during the reconcentration of sulfuric acid from nitration processes. The re-concentration of sulfuric acid is usually carried out at a pressure between 10 mbar and 500 mbar. The vapors evaporated from the acid, in addition to the main constituent water, also contain amounts of sulfuric acid, organic nitration products and optionally nitric acid, nitrous gases and decomposition products of the organic compounds. For the condensation of these vapors, tube bundle heat exchangers made of stainless steels with shell-side condensation are used. Especially in the processing of waste sulfuric acid from the production of DNT, it has been found that unwanted and disturbing effects occur when using the conventional heat exchangers with the types described in the literature. At an operating pressure of 80 mbar, the water condenses at approx. 41.5 ° C. H ₂ SO ₄ condenses already at 160-170 ° C with formation of sulfuric acid of different concentration with co-condensing water. DNT contained in the vapors settles on the tubes of the heat exchangers since, depending on the isomer composition, it is already fixed between 50 ° C and 90 ° C. By adding mononitrotoluene you can avoid or reduce this negative effect as in, for example, EP 0 155 586 A1 described.

Bei Einsatz der Wärmeaustauscher entsprechend dem Stand der Technik werden diese Wärmeaustauscher auf Grund der nicht quantifizierbaren Verhältnisse oftmals zu groß ausgelegt, um entsprechende Sicherheiten beim Betrieb zu erhalten. Während des Betriebs müssen diese Wärmeaustauscher dann oftmals Kühlwasserseitig eingedrosselt werden, um die zu groß gewählte Wärmeaustauschfläche durch höhere Kühlwasseraustrittstemperaturen zu kompensieren und Ablagerungen von organischen Verbindungen zu vermeiden.at Use of heat exchangers according to the prior art, these heat exchangers often too large due to unquantifiable conditions, to obtain appropriate collateral during operation. During the Need to operate these heat exchangers then often cooling water side be throttled to the heat exchange surface chosen too large higher Cooling water outlet temperatures too compensate and prevent deposits of organic compounds.

In 1 ist ein Brüdenkondensator entsprechend dem Stand der Technik in der Draufsicht dargestellt. Die Brüden treten über die Stutzen N1 und N2 in den Kondensator ein. An den Prallplatten P1 und P2 werden Tropfen abgeschieden und der Brüdenstrom wird umgelenkt. Der Kondensator ist voll berohrt und direkt nach dem Eintritt der Brüden kondensieren Brüdenbestandteile an den Rohren. Zur Erhöhung der Turbulenz und der damit verbundenen Verbesserung des Wärmeübergangs auf der Kondensatseite sind Leitbleche L1 und L2 zusätzlich zwischen den Rohren installiert, die die Brüden umlenken. Das Kondensat verlässt den Kondensator über den Stutzen N3, der mittig an der Unterseite des Kondensators angebracht ist. Entsprechend dem Stand der Technik kann auch nur ein Brüdeneintrittsstutzen vorhanden sein. Dieser kann wahlweise mittig angebracht sein, dann verlässt das Kondensat in der Regel den Kondensator über zwei links und rechts am Rand auf der Unterseite angebrachte Stutzen. Ist nur ein Brüdeneintritt an einer Seite verlässt das Kondensat den Kondensator in der Regel über einen Stutzen an der gegenüberliegenden Seite. Das Kühlmedium, in der Regel Kühlwasser, tritt am Stutzen N4 in den Apparat ein, fließt durch die Rohre und nimmt dabei die Energie auf und verlässt den Apparat über Stutzen N5. Unabhängig von der Betriebsweise kommt es bei Einsatz eines Brüdenkondensators mit einer Bauweise entsprechend dem Stand der Technik bei Kondensation eines Mehrkomponentensystems mit stark unterschiedlichen Stoffwerten zur partiellen Kondensation der einzelnen Brüdeninhaltsstoffe.In 1 a vapor condenser according to the prior art is shown in plan view. The vapors enter the condenser via the ports N1 and N2. Drops are deposited on the baffle plates P1 and P2 and the vapor stream is deflected. The condenser is fully drilled and immediately after the vapors enter, vapor components condense on the tubes. To increase the turbulence and the associated improvement of the heat transfer on the condensate side baffles L1 and L2 are also installed between the pipes, which redirect the vapors. The condensate leaves the condenser via the connection N3, which is located at the center of the bottom of the condenser. According to the prior art, only one vapor inlet nozzle can be present. This can optionally be mounted in the middle, then the condensate leaves the condenser usually via two left and right at the edge mounted on the underside neck. If there is only one vapor inlet on one side, the condensate usually leaves the condenser via a connection on the opposite side. The cooling medium, usually cooling water, enters the device at port N4, flows through the pipes, absorbing the energy and leaving the device via port N5. Regardless of the mode of operation, when a vapor condenser with a construction according to the prior art is used in the condensation of a multicomponent system with very different physical properties, partial condensation of the individual vapor components occurs.

Bei der Kondensation von Brüden aus der Rückkonzentrierung von Schwefelsäure aus Nitrierprozessen wurde wie bereits oben beschrieben beobachtet, dass sich Nitroaromaten an den Rohren ablagern. Dadurch wird die Wärmeübertragung vermindert und damit erreicht der Apparat nicht die gewünschte Wärmeabfuhrleitstung. Zusätzlich kondensiert Schwefelsäure an den Rohren aus. Obwohl die Gesamtschwefelsäurekonzentration im Kondensat in der Regel kleiner 1 Gew.-% H₂SO₄ beträgt, wird speziell an den Rohren und am Mantel in der Nähe der Brüdeneintritte Korrosion festgestellt. Diese lässt sich auf die kondensierende Schwefelsäure zurückführen, die auf Grund der höheren Kondensationstemperatur partiell kondensiert und dann in wesentlich höheren Konzentrationsbereichen verglichen zum Gesamtkondensat vorliegt. Zusätzlich herrschen hier am Brüdeneintritt die höchsten Temperaturen mit bis zu 100°C in der Dampfphase was ebenfalls den korrosiven Angriff der Schwefelsäure begünstigt.In the condensation of vapors from the reconcentration of sulfuric acid from nitration processes, it was observed, as already described above, that nitroaromatics deposit on the tubes. As a result, the heat transfer is reduced and thus the apparatus does not achieve the desired Wärmeabfuhrleitstung. In addition, condense Siert sulfuric acid on the pipes. Although the total sulfuric acid concentration in the condensate is usually less than 1 wt .-% H ₂ SO ₄ , especially on the pipes and the jacket in the vicinity of the vapor inlets corrosion is detected. This can be attributed to the condensing sulfuric acid, which is partially condensed due to the higher condensation temperature and then present in much higher concentration ranges compared to the total condensate. In addition, the highest temperatures prevail here at the vapor inlet with up to 100 ° C in the vapor phase, which also favors the corrosive attack of sulfuric acid.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmeaustauscher für die Kondensation eines Mehrkomponentensystems mit stark unterschiedlichen Stoffwerten so konstruktiv zu gestalten, dass die Sicherheiten für nicht quantifizierbare Verhältnisse auf ein Minimum reduziert werden können und der Apparat mit minimaler Wärmeaustauschfläche die gewünschte Leistung erbringt. Auch soll die partielle Kondensation weit möglichst verhindert werden. Damit verlängern sich die Lebensdauer des Apparats und damit die Betriebszeit der gesamten Produktionsanlage. Zusätzlich kann man speziell bei Apparaten mit großer Wärmeübertragungsleistung durch die Reduktion der Wärmeaustausch-flächereserven eine erhebliche Einsparung bei den Kosten für den Apparat erzielen.Of the Invention is now the object of a heat exchanger for the Condensation of a multicomponent system with very different Material values so constructive that the collateral for not quantifiable ratios can be reduced to a minimum and the apparatus with minimal Heat exchange surface the desired Achievement achieves. Also, the partial condensation should be as far as possible be prevented. To extend it the life of the apparatus and thus the operating time of the entire production plant. additionally Can be especially in apparatus with high heat transfer performance through the Reduction of heat exchange space reserves to achieve a considerable saving in the cost of the apparatus.

Diese Aufgabe lässt sich erfindungsgemäß überraschend einfach dadurch lösen, dass man den Brüdenkondensator in einen unberohrten Bereich B1 (schraffiert dargestellt) und einen berohrten Bereich B2 aufteilt wie in 2 gezeigt. Die Brüden treten an den Stutzen N6, N7 und N8 in den Kondensator ein. Prallbleche P6, P7 und P8 scheiden Tropfen ab und verteilen die Brüden seitlich in den Brüdenraum B1, der – wie schon erwähnt – unberohrt ist und in dem daher keine Kondensation stattfindet. Stattdessen werden die Brüden vermischt und homogenisiert. Dies ist besonders wichtig bei Einsatz des Brüdenkondensators für Brüdenströme mit unterschiedlicher Zusammensetzung, wie sie beispielsweise bei der Rückkonzentrierung von Schwefelsäure aus Nitrierprozessen auftritt. Das Beispiel der Schwefelsäurerückkonzentrierung aus der Dinitrotoluol (DNT) Herstellung wird in der Folge für die Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Vorteile verwendet. Die Erfindung lässt sich aber auch für andere Systeme mit ähnlichen oder vergleichbaren Rahmenbedingungen und Kondensationsproblemen einsetzen. Bei der Schwefelsäurekonzentrierung aus der Herstellung von DNT wird in der Regel die Säure in mehreren Stufen aufkonzentriert, wobei der Schwefelsäuregehalt in den Brüden entsprechend dem H₂SO₄ Dampfdruck über der im jeweiligen Verdampfer vorliegenden Schwefelsäurekonzentration ansteigt. Das bedeutet, die Brüden aus der ersten Verdampferstufe mit relativ niedriger Schwefelsäurekonzentration zwischen 60 und 80% H₂SO₄ enthalten wesentlich weniger Schwefelsäure als die Brüden aus den nachfolgenden Konzentrierstufen, bei denen die Schwefelsäure auf bis zu 96 Gew.-% H₂SO₄ aufkonzentriert wird. Durch die erfindungsgemäße Nichtberohrung des Brüdeneintrittsbereiches B1 werden die unterschiedlichen Brüdenströme gemischt und dadurch der Schwefelsäuregehalt vereinheitlicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise ist die Tatsache, dass auch die Temperatur der Brüden sich entsprechend vereinheitlicht. Die Brüden aus der ersten Verdampferstufe weisen nämlich nicht nur einen geringeren Schwefelsäuregehalt auf, sie sind auch entsprechend der niedrigeren Siedetemperatur niedrig konzentrierter Schwefelsäure wesentlich kälter als die Brüden aus den nachfolgenden Verdampferstufen. So siedet beispielsweise eine Schwefelsäure mit 80 gew.-% H₂SO₄ bei einem Betriebsdruck von 80 mbar bei ca. 131°C. Bei gleichem Betriebsdruck siedet eine Schwefelsäure mit 96 gew.-% H₂SO₄ bei ca. 225°C. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Nichtberohrung die Korrosionsgefahr, die durch die Brüden mit vormals höherer Schwefelsäurekonzentration und höherer Temperatur ausging, entsprechend reduziert.This problem can be solved according to the invention surprisingly simply by dividing the vapor condenser into a non-drilled region B1 (shown hatched) and a drilled region B2 as in FIG 2 shown. The vapors enter the condenser at ports N6, N7 and N8. Baffles P6, P7 and P8 separate out droplets and distribute the vapors sideways into the vapor chamber B1, which, as already mentioned, is untouched and in which therefore no condensation takes place. Instead, the vapors are mixed and homogenized. This is particularly important when using the vapor condenser for vapor streams of different composition, as occurs for example in the back-concentration of sulfuric acid from nitration. The example of sulfuric acid reconcentration from dinitrotoluene (DNT) preparation will be used below to illustrate the advantages of the present invention. However, the invention can also be used for other systems with similar or comparable framework conditions and condensation problems. In the sulfuric acid concentration from the production of DNT, the acid is usually concentrated in several stages, the sulfuric acid content in the vapors according to the H ₂ SO ₄ vapor pressure above the present in each evaporator sulfuric acid concentration increases. This means that the vapors from the first evaporator stage with relatively low sulfuric acid concentration between 60 and 80% H ₂ SO ₄ contain substantially less sulfuric acid than the vapors from the subsequent concentration stages in which the sulfuric acid up to 96 wt .-% H ₂ SO ₄ is concentrated. As a result of the non-bore of the vapor inlet region B1 according to the invention, the different vapor streams are mixed and the sulfuric acid content is thereby standardized. A further advantage of the construction according to the invention is the fact that the temperature of the vapors is correspondingly uniform. The vapors from the first evaporator stage not only have a lower sulfuric acid content, they are also significantly lower than the vapors from the subsequent evaporator stages, corresponding to the lower boiling temperature of low-concentration sulfuric acid. For example, a sulfuric acid boiling with 80 wt .-% H ₂ SO ₄ at an operating pressure of 80 mbar at about 131 ° C. At the same operating pressure, a sulfuric acid boiling with 96 wt .-% H ₂ SO ₄ at about 225 ° C. Overall, the corrosion risk, which was caused by the vapors with formerly higher sulfuric acid concentration and higher temperature, is correspondingly reduced by the non-bore according to the invention.

Die erfindungsgemäße Nichtberohrung des Brüdeneintrittsbereiches B1 bietet aber noch einen zusätzlichen Vorteil bezüglich der organischen Verunreinigungen. Diese werden bevorzugt in der ersten Verdampferstufe einer Schwefelsäurekonzentrierung mit dem Wasser im Vakuum ausgetrieben. In den nachfolgenden Stufen sind dann nur noch geringe Anteile an organischen Stoffen wie beispielsweise DNT in den Brüden. Bei Betrieb eines Kondensators mit konventioneller Bauart, wie in 1 gezeigt, lagern sich die organischen Verbindungen bevorzugt auf der Seite im Kondensator ab, an der die Brüden aus der ersten Verdampferstufe eingebracht werden. Der Anteil an organischen Verbindungen ist verglichen zu den nachfolgenden Verdampferstufen verhältnismäßig hoch und die Temperatur – wie schon beschrieben – verhältnismäßig niedrig. Durch die erfindungsgemäße Nichtberohrung des Brüdeneintrittsbereiches B1 und die dadurch erreichte Vermischung der Brüden aus den unterschiedlichen Verdampferstufen wird die Konzentration an organischen Verbindungen entsprechend vermindert und gleichzeitig die Temperatur entsprechend erhöht, wodurch die Ablagerung der organischen Verbindungen an den Rohren sich entsprechend vermeiden bzw. reduzieren lässt.However, the non-bore according to the invention of the vapor inlet region B1 still offers an additional advantage with regard to the organic impurities. These are preferably expelled in the first evaporator stage of a sulfuric acid concentration with the water in vacuo. In the subsequent stages, only small amounts of organic substances, such as DNT, are left in the vapors. When operating a capacitor of conventional design, as in 1 As shown, the organic compounds are preferably deposited on the side in the condenser at which the vapors from the first evaporator stage are introduced. The proportion of organic compounds is relatively high compared to the subsequent evaporator stages and the temperature - as already described - relatively low. As a result of the inventive non-bore of the vapor inlet region B1 and the resulting mixing of the vapors from the different evaporator stages, the concentration of organic compounds is correspondingly reduced and, at the same time, the temperature correspondingly increased, whereby the deposition of the organic compounds on the tubes can be avoided or reduced accordingly.

Die erfindungsgemäße Nichtberohrung des Brüdeneintrittsbereiches B1 führt somit zu einer Verbesserung der Verhältnisse in Bezug auf die Verhinderung von Korrosion als auch in Bezug auf die Vermeidung von Ablagerungen. Zusätzlich liegen für den gesamten Brüdenkondensator eine einheitliche und aus der Massenbilanz zugängliche Zusammensetzung der Brüden vor, wodurch dieser besser in Bezug auf den Wärmeaustausch berechnet werden kann und man dadurch die Reserven für die Wärmeaustauschfläche entsprechend reduzieren kann. Diese benötigte Wärmeaustauschfläche wird im berohrten Bereich B2 entsprechend zur Verfügung gestellt.The non-bore according to the invention of the vapor inlet region B1 thus leads to an improvement in the conditions with respect to the prevention of corrosion as well as with regard to the prevention of deposits. Additionally lie for the the total vapor condenser a uniform and accessible from the mass balance composition of the vapors, which can be better calculated in terms of heat exchange and thereby reduce the reserves for the heat exchange surface accordingly. This required heat exchange surface is provided accordingly in the drilled region B2.

Um das Temperaturprofil im Brüdenkondensator den Erfordernissen des Mehrkomponentensystems mit stark unterschiedlichen Stoffwerten optimal anpassen zu können wird das Kühlwasser erfindungsgemäß im Kreuz-Gegenstrom zu den Brüden geführt. Das kalte Kühlwasser tritt in Stutzen N10 in den Apparat ein. Die Rohrplatte ist geteilt (T1), so dass das Kühlwasser nur in den Teil der Rohre geleitet wird, die auf der den Brüdeneintritten entgegengesetzt liegenden Seite eingebaut sind. Das Kühlwasser fließt dann durch die Rohre, nimmt dabei die Kondensationsenergie auf und erwärmt sich dadurch. Dieses erwärmte Kühlwasser fließt dann durch die Rohre, die den Brüdeneintritten zugewandt sind zurück und verlässt den Apparat über Stutzen N11. Die organischen Bestandteile aus den Brüden werden dabei an den wärmeren Rohren kondensiert, lagern sich aber nicht ab, da die Temperatur über das Kühlwasser so hoch eingestellt wird, dass diese flüssig bleiben und von den Rohren abtropfen. Die Kondensation des bei niedrigeren Temperaturen kondensierenden Wassers erfolgt dann an den kühleren Rohren, die direkt mit dem kalten Kühlwasser betrieben werden.Around the temperature profile in the vapor condenser the requirements of the multicomponent system with greatly different To be able to optimally adjust the material properties, the cooling water is used according to the invention in cross-countercurrent led to the vapors. The cold cooling water enters the apparatus in nozzle N10. The tube plate is divided (T1), leaving the cooling water only in the part of the pipes is passed, which on the the Brüden Entrances opposite side are installed. The cooling water flows then through the tubes, it absorbs the condensation energy and warms up thereby. This heated cooling water flows then through the pipes entering the vapor are facing back and leaves the apparatus over Neck N11. The organic components of the vapors are included to the warmer Tubes condense, but do not settle, as the temperature over the cooling water adjusted so high that they remain liquid and from the pipes drain. The condensation of condensing at lower temperatures Water then flows to the cooler Pipes that are operated directly with the cold cooling water.

Um die Turbulenz und damit den Wärmeaustausch zu verbessern werden Leitbleche L3 und L4 in den Kondensator eingebaut. Erfindungsgemäß sind diese Leitbleche U-förmig gestaltet, so dass der nichtberohrte Bereich B1 vom berohrten Bereich B2 in Querschnitt mindestens zur Hälfte abgetrennt ist, um dadurch die Mischzeit für die Brüden zu erhöhen.Around the turbulence and thus the heat exchange To improve baffles L3 and L4 are installed in the condenser. According to the invention these are Baffles U-shaped, so that the uninoculated area B1 from the drilled area B2 in Cross section at least half is separated, thereby increasing the mixing time for the vapors.

Die einzelnen Stoffe, die an unterschiedlichen Stellen bei den jeweils dem Kondensationspunkt entsprechenden Temperaturen an den Rohren kondensieren, laufen im unteren Bereich des Kondensators zusammen und die Kondensatmischung läuft über Stutzen N9 ab. Alternativ kann die Kondensatmischung auch über mehrere Stutzen abgeführt werden. Diese sollten dann symmetrisch am Boden des erfindungsgemäßen Brüdenkondensators angebracht sein, um ein Anstauen des Kondensats zu vermeiden.The individual substances in different places at each condense temperatures corresponding to the condensation point on the tubes, run together in the lower part of the condenser and the condensate mixture flows through the connection piece N9 off. Alternatively, the condensate mixture over several Siphon removed become. These should then be mounted symmetrically on the bottom of the vapor condenser according to the invention to prevent the condensate from accumulating.

Der erfindungsgemäße Brüdenkondensator bietet speziell für Stoffgemische mit stark unterschiedlichen Stoffeigenschaften der Einzelkomponenten eine hervorragende Lösung, da sich Probleme mit Ablagerungen weitestgehend vermeiden lassen. Auch für die Kondensation von Brüden, die korrosiven Medien wie beispielsweise Schwefelsäure enthalten, lässt sich der erfindungsgemäße Brüdenkondensator sehr gut einsetzen, da durch die erfindungsgemäße intensive Brüdendurchmischung im unberohrten Bereich B1 die partielle Kondensation von Schwefelsäure höherer Konzentration vermieden wird. Der erfindungsgemäße Brüdenkondensator eignet sich ebenfalls sehr gut für die gleichzeitige Kondensation mehrerer Brüdenströme aus unterschiedlichen Apparaten mit entsprechend unterschiedlicher Zusammensetzung, wie sie beispielsweise bei der mehrstufigen Aufkonzentrierung von Schwefelsäure anfallen.Of the inventive vapor condenser offers especially for Mixtures with very different material properties of Single components an excellent solution because of problems with Avoid deposits as far as possible. Also for the condensation of vapors, containing corrosive media such as sulfuric acid, let yourself the vapor condenser according to the invention very good use, since by the invention intensive Brüdendurchmischung in the pristine area B1, the partial condensation of sulfuric acid of higher concentration is avoided. The vapor condenser according to the invention is suitable also very good for the simultaneous condensation of several vapor streams from different apparatuses with correspondingly different composition, as for example incurred in the multi-stage concentration of sulfuric acid.

Der erfindungsgemäße Brüdenkondensator kann abhängig vom zu kondensierenden Medium vorteilhaft bei Temperaturen zwischen 10°C und 150°C und bei einem Betriebsdruck zwischen 10 mbar und 5000 mbar eingesetzt werden.Of the inventive vapor condenser can dependent of the medium to be condensed advantageously at temperatures between 10 ° C and 150 ° C and at an operating pressure between 10 mbar and 5000 mbar.

Als Material für den erfindungsgemäßen Brüdenkondensator werden je nach Korrosionsbeständigkeitsanforderung bevorzugt Stahl, Edelstahl oder Speziallegierungen verwendet, wobei durch die erfindungsgemäße Temperaturführung unterschiedliche Materialien an verschiedenen Stellen des Apparats eingesetzt werden können, um Kosten zu sparen. So kann bei der Kondensation von Brüden aus der Schwefelsäurekonzentrierung der Brüdeneintrittsteil aus gegen Schwefelsäure bei höherer Temperatur beständiger Legierung, wie beispielsweise Incolloy, gefertigt werden, während in den kälteren Regionen des Brüdenkondensators austenitische Edelstähle eingesetzt werden.When Material for the vapor condenser according to the invention be according to the corrosion resistance requirement preferably steel, stainless steel or special alloys used, wherein by the temperature control according to the invention different materials can be used at various points of the apparatus to Save costs. Thus, in the condensation of vapors the sulfuric acid concentration the vapor inlet part off against sulfuric acid at higher Temperature resistant Alloy, such as Incolloy, are manufactured while in the colder one Regions of the vapor condenser Austenitic stainless steels used become.

Claims

Brüdenkondensator for the condensation of a multi-component system with very different physical properties, in the design as a shell and tube heat exchanger with shell-side condensation, with at least two vapor inlet nozzle, which are provided with baffles, characterized in that a. the mantle space is divided into a moss-drilled area and a drilled area, the moss-drilled area being located immediately after the vapor inlets b. in the condenser U-shaped baffles are installed, which are mounted so that at least 50% of the cross-sectional area between the tapped area and the non-tapped area are covered, and the vapors can flow only through the remaining free area to the tapped area c. the cooling water is passed in cross-countercurrent to the vapors.

Brüdenkondensator according to claim 1, characterized in that the vapors in the back-concentration of sulfuric acid from a Nitriding process arise that is multi-component system.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the condensation at a temperature on the shell side between 10 ° C and 150 ° C takes place.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the condensation at a pressure takes place on the shell side between 10 mbar and 5000 mbar.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the apparatus made of steel is.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the apparatus made of stainless steel is.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the apparatus of a special alloy is made.

vapor condenser according to claim 1, characterized in that the apparatus of different materials is made, this according to the respective on the component prevailing temperature and Korrossionsbedingungen are selected.