DE2115978C2 - Device for the intimate mixing of two gas streams - Google Patents
Device for the intimate mixing of two gas streamsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum innigen Vermischen zweier Gasströme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for intimately mixing two gas streams according to the The preamble of claim 1.
Die Mischung derartiger Gasströme ist für die Gewinnung von Acetaldehyd aus Äthylen oder Äthylalkohol,
für die Gewinnung von Acetaldehyd und Essigsäure aus Äthan, für die Gewinnung von Isopropanol und
Aceton aus Propan, für die Gewinnung von Methylalkohol, Formaldehyd und Acetaldehyd aus Butan, für die
Gewinnung von Äthylenoxid aus Äthylen und für die Gewinnung von Phthalsäureanhydrid aus Naphthalin
5 oder Orthoxylol erforderlich, wobei die Gewinnung in einem Reaktor durch katalytische oder thermische Umsetzung
erfolgt dem die vermischten Gasströme zugeführt werden.
Derartige Gemische haben bekanntlich die Neigung zur Bildung explosiver oder entflammbarer Zusammensetzungen.
Um die Bildung derartiger Zusammensetzungen zu vermeiden, wird bei herkömmlichen Vorrichtungen
zum Mischen großer Gasvolumenströme das eine, aus Rohrbündeln austretende Gas in den Strom eines
zweiten Gases eingestrahlt, wodurch man infolge der auftretenden Turbulenzen ein gutes Vermischen in
einer stromab von den Rohren gelegenen Kammer erhält Es läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß sich in
einer solchen Mischkammer örtlich oder zeitlich Gemisehe
bilden, die innerhalb der explosionsgefährdeten Grenzen liegen, wobei das übrige Gasgemisch eine Zusammensetzung
hat die außerhalb des Gefahrenbereiches liegt
Außerdem können bei instationären Zuständen, beispielsweise am Anfang, am Ende oder infolge einer Störung
oder Unterbrechung des Verfahreiisablaufes, unterschiedliche
Sauerstoffkonzentrationen auftreten oder erforderlich sein, wodurch eine Rückdiffusion der
zu oxydierenden organischen Verbindungen durch dieThe mixture of such gas streams is for the production of acetaldehyde from ethylene or ethyl alcohol, for the production of acetaldehyde and acetic acid from ethane, for the production of isopropanol and acetone from propane, for the production of methyl alcohol, formaldehyde and acetaldehyde from butane, for the production of ethylene oxide from ethylene and for the production of phthalic anhydride from naphthalene 5 or orthoxylene, the production being carried out in a reactor by catalytic or thermal conversion to which the mixed gas streams are fed.
Such mixtures are known to have a tendency to form explosive or flammable compositions. In order to avoid the formation of such compositions, in conventional devices for mixing large gas volume flows, one gas emerging from tube bundles is jetted into the flow of a second gas, so that, as a result of the turbulence that occurs, good mixing is obtained in a chamber located downstream from the tubes however, it cannot be avoided that in such a mixing chamber mixtures form locally or temporally which are within the potentially explosive limits, the remaining gas mixture having a composition which lies outside the danger area
In addition, in the case of transient states, for example at the beginning, at the end or as a result of a disruption or interruption of the process sequence, different oxygen concentrations can occur or be necessary, as a result of which the organic compounds to be oxidized can diffuse back through the
Rohre und somit eine Bildung von explosiven Gemischen eintreten kann. Zur Vermeidung der Rückdiffusion läßt man bekanntermaßen die Gase durch die Rohre entsprechend schnell strömen und setzt außerdem Inertgas, beispielsweise Stickstoff. Argon, Kohlendioxid oder Inertgasgemische zu. Dies hat jedoch den Nachteil, daß dadurch teilweise enorm große inertgasmengen bereitgestellt werden müssen.Pipes and thus the formation of explosive mixtures can occur. To avoid back diffusion as is known, the gases are allowed to flow through the pipes at a correspondingly rapid rate and, in addition, continues Inert gas, for example nitrogen. Argon, carbon dioxide or inert gas mixtures. However, this has the disadvantage that this means that enormous amounts of inert gas have to be made available in some cases.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen zweier Gasströme ist aus der FR-PS "!^ 04 737 bekannt.A generic device for mixing two gas streams is known from FR-PS "! ^ 04 737.
Bei dieser Mischanordnung sind Rohre für ein erstes Gas vorgesehen, deren Rohrmündungen durch eine Lochplatte ringförmigen Durchströmöffnungen für den zweiten Gasstrom zugeordnet sind. Dadurch wird zunächst eine Reihe von Teilströmen geschaffen, die jeweils aus einem Kern aus einem ersten Gas und einem umgebenden Mantel aus einem zweiten Gas bestehen. Diese Gruppe von Einzelströmen wird erst im Verlauf des Weiterströmens i:ur angestrebten Vermischung gebracht, wobei Lochplatten zur Unterstützung der Vermischung und zur Vergleichmäßigung der Strömung vorgesehen sind. Da sich die Rohre für den ersten Gasstrom nicht durch diese Lochplatten hindurch erstrekken, findet auch keine Vergleichmäßigung des ersten Gasstromes vor der Vereinigung mit den zweiten Teilströmen statt, sondern lediglich eine Vergleichmäßigung der bereits zumindestens in gewissem Maße gemischten Gaströme. Dabei erfolgt eine Mischung der Gase von Teilstrom mit Teilstrom, und es ist mit unkontrollierten Mischungsvorgängen zu rechnen, weil sichIn this mixing arrangement pipes are provided for a first gas, the pipe mouths through a Perforated plate are assigned to annular flow openings for the second gas flow. This will initially a number of substreams created, each from a core of a first gas and a surrounding jacket consist of a second gas. This group of individual streams becomes only in the course the onward flow brought about the desired mixing, with perforated plates to support the mixing and to even out the flow are provided. Since the tubes for the first gas flow do not extend through these perforated plates, there is also no equalization of the first gas flow before it merges with the second partial flows instead, but merely an equalization of the already mixed at least to a certain extent Gastrointestinal. There is a mixture of the gases from partial flow with partial flow, and it is with uncontrolled Mixing processes to be expected because
so die einzelnen, durch die Ringräume um die Rohre strömenden Teilströme des zweiten Gasstromes nach Austritt aus den Ringräumen erst nach einer gewissen Strömungsstrecke so weit ausbreiten, daß sie sich mit den jeweils benachbarten Teilströmen vermischen, d. h., eine echte Vermischung findet erst in einigem Abstand von den Rohrmündungen und der Lochplatte statt. Infolge dieser Hüllströmungen ist mit einer großen Anzahl lokaler Strömungsstörungen und Turbulenzen zu rech-thus the individual partial flows of the second gas flow flowing through the annular spaces around the pipes after exit from the annular spaces only after a certain flow path spread so far that they are with the mix adjacent partial flows, d. that is, a real mix only takes place at some distance from the pipe mouths and the perforated plate instead. As a result of these envelope currents, a large number is local Flow disturbances and turbulence to be expected
nen, die zu einer erhöhten Explosionsgefahr führen können. which can lead to an increased risk of explosion.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß über einem Gehäusequerschnitt gleichmäßige Gemischbildung erreicht wird.The object of the invention is to develop a device according to the preamble of claim 1 so that that uniform mixture formation is achieved over a housing cross-section.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestelltThis task is achieved with the device of the generic type solved by the characterizing features of claim 1. Further refinements of the device are placed under protection in the subclaims
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erhöht die Betriebssicherheit dadurch, daß durch eine oder mehrere Lochplatten zuerst für einen über dem Gehäusequerschnitt gleichmäßigen ersten Gasstrom gesorgt wird. In diesem gleichmäßigen und homogen strömenden Gasstrom wird dann der zweite Gasstrom in Form von Teilströmen eingebracht, so daß für unkontrollierte, über den Querschnitt des Gehäuses ungleichmäßige Mischvorgänge überhaupt kein Raum ist. Infolge dieser Verbesserung gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist die Erfindung technisch fortschrittlich und weist eine Bereicherung der Technik dadurch auf, daß durch die gleichmäßige Gemischbildung über dem Gehäusequerschnitt eine gleichmäßige Reaktion der beiden Reaktionspartner mit weitaus geringerer Explosionsgefahr erzielbar istThe device according to the invention increases the operational safety in that by one or more Perforated plates are first provided for a uniform first gas flow over the housing cross-section. In This uniform and homogeneously flowing gas stream then becomes the second gas stream in the form of partial streams introduced, so that for uncontrolled, uneven mixing processes over the cross-section of the housing there is no room at all. As a result of this improvement compared to the known prior art, the invention is technically advanced and has an enrichment of the technology in that through the uniform mixture formation over the housing cross-section a uniform reaction of the two reactants with a far lower risk of explosion is achievable
In vorteilhafter Weise sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Lochplatten, durch die die Rohre für den ersten Gasstrom hindurchführen, mit Löchern vorgesehen, die nicht den Durchführungsstellen der Rohre durch die Lochplatten zugeordnet sind. Ohne die Lochplatten wäre die Geschwindigkeitsverteilung des quer zum ersten Gasstrom eintretenden zweiten Gasstromes infolge seiner rechtwinkligen Ablenkung beim Eintreten am Gehäuseauslaß ungleichförmig. Die Lochplatten sorgen für die Ausbildung eines gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofils. Während des axialen Vorbeiströmens des zweiten Gasstromes an den Rohrenden, durch welche der erste Gasstrom austritt, wird an diesen Rohrenden ?in Saugdruck erzeugt, was eine Rückdiffusion von Gasen des zweiten Gasstromes durch die Rohre unmöglich werden läßt. Dadurch, daß die Geschwindigkeit des zweiten Gasstromes gleichmäßig ist, ist auch der an den Rohrenden auftretende Saugdruck gleichmäßig verteilt. Da dadurch die Gefahr einer Rückdiffusion und der Bi'dung von DetonationsgeRiischen beseitigt ist, entfällt auch das Zusetzen von Inertgas.Advantageously, perforated plates through which the tubes for pass the first gas flow through it, with holes provided that do not correspond to the passage points of the pipes are assigned by the perforated plates. Without the perforated plates, the speed distribution would be transverse to the first gas stream entering second gas stream as a result of its right-angled deflection when entering non-uniform at the housing outlet. The perforated plates ensure the formation of a uniform speed profile. During the axial flow of the second gas stream past the pipe ends, through which the first gas flow exits is generated at these pipe ends? in suction pressure, which is a back diffusion of gases of the second gas stream through the pipes can be impossible. Because the speed of the second gas flow is uniform, the suction pressure occurring at the pipe ends is also uniform distributed. Since this eliminates the risk of back diffusion and the formation of detonation gangs, There is also no need to add inert gas.
Soll ein Sauerstoff enthaltender Gasstrom, der im wesentlichen aus reinem Sauerstoff, Luft oder mit einem Inertgas verdünnten Sauerstoff besteht, mit einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom vermischt werden, so trir. der den Sauerstoff enthaltende Gasstrom in Längsrichtung in das Gehäuse ein, während man den Gasstrom mit dem Kohlenwasserstoff quer zuführt.If an oxygen-containing gas stream, which is essentially consists of pure oxygen, air or oxygen diluted with an inert gas, with a hydrocarbon containing gas stream are mixed, so trir. the gas stream containing the oxygen in Longitudinal direction into the housing, while the gas flow with the hydrocarbon is fed in transversely.
Durch die gleichmäßige Geschwindigkeitsprofile der zu vermischenden Gasströme gesehen über dem Gehäusequerschnitt im Vermischungsbereich erhält man eine örtlich und zeitlich gleichmäßige Gemischbildung. Die Gleichmäßigkeit der Profile bzw. der Gemischbildung läßt sich dadurch noch verbessern, daß die Löcher in den Lochplatten alle die gleiche Größe haben. Vorzugsweise sind die Löcher in der oder den Lochplatten gleichmäßig verteilt und die Fläche eines Lochquerschnittes überschreitet 54% der Querschnittsfläche eines Rohres nicht. Die Gesamtfläche der Löcher in der bzw. den Lochplatten soll wenigstens 57% der Gesamtfläche der zugehörigen ! .ochplat'.e betragen. Die Querschnittsform der Löcher kann beispielsweise dreieckig, quadratisch oder kreisförmig sein. Werden Löcher mit geraden, gebohrten bzw. gestanzten Rändern verwendet, so ist zweckmäßigerweise die Gesamtfläche der Löcher als Prozentsatz der Querschnittsfläche des Gehäuses größer als die Gesamtfläche der Löcher, die auf der stromauf gelegenen Seite abgerundete Kanten haben.Due to the uniform velocity profiles of the gas streams to be mixed, seen over the cross-section of the housing In the mixing area, a spatially and temporally uniform mixture formation is obtained. The uniformity of the profiles or the mixture formation can be further improved by the holes in the perforated plates are all the same size. The holes are preferably in the perforated plate or plates evenly distributed and the area of a hole cross-section exceeds 54% of the cross-sectional area of one Rohres not. The total area of the holes in the perforated plate or plates should be at least 57% of the total area the associated! .ochplat'.e. The cross-sectional shape the holes can, for example, be triangular, square or circular. Will holes with straight, drilled or punched edges are used, the total area of the holes is expediently used as a percentage of the cross-sectional area of the housing greater than the total area of the holes on the have rounded edges upstream.
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß die Rohre um wenigstens das Zehnfache eines Lochdurchmessers über die am weitesten stromab liegende Lochplatte in den Auslaß hinausragen. Vorzugsweise beträgt diese Entfernung das Zwanzigfache eines Lochdurchmessers. Bei Löchern, deren Querschnitt nicht kreisförmig ist verwendet man als Bezugsgröße den »äquivalenten Durchmesser«, der sich aus dem Quotienten vierfache Querschnitisfläche geteilt durch den Umfang der Querschnittsfläche ermitteln läßt Durch dieses Hinausragen der Rohre über die letzte Lochplatte werden Pulsationen bzw. Schwankungen in den Geschwindigkeits- und Durchsatzverteilungen zum Verschwinden gebracht die durch- die aus den Löchern hervortretenden Gasströme hervorgerufen werden, woL» diese Schwankungen beseitigt sind, ehe der Kohlenstoff enthaltende Gasstrom die Mündungen der Rohre erreicht.It has been found to be advantageous that the tubes by at least ten times a hole diameter protrude beyond the perforated plate furthest downstream into the outlet. This is preferably Distance twenty times the diameter of a hole. For holes whose cross-section is not circular the "equivalent diameter" is used as the reference value, which is four times the quotient Cross-sectional area divided by the circumference of the cross-sectional area This protrusion of the tubes over the last perforated plate results in pulsations or fluctuations in the speed and throughput distributions to disappear caused by the gas streams emerging from the holes, causing these fluctuations are eliminated before the carbon-containing gas stream reaches the mouths of the tubes.
Die Gleichmäßigkeit des Geschwindigkeits- und Durchsatzprofils des zweiten Gasstromes wird noch dadurch verbessert, daß zwei Lochplatten vorgesehen werden, deren Abstand zueinander vorzugsweise wenigstens das Zehnfache des Durchmessers eines Loches beträgt In dem Gehäuse könnep selbstverständlich auch mehrere Lochplatten angeordnet werden; um jedoch einen zu hohen Druckabfall zu vermeiden, sollte die Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher in einer Lochplatte dann größer sein als die Gesamtquerschnittsfläche, wenn nur eine oder zwei Lochplatten in der Mischvorrichtung angeordnet sind.The uniformity of the speed and throughput profile of the second gas stream is further enhanced by this improved that two perforated plates are provided, the distance between them preferably at least ten times the diameter of a hole In the housing can of course several perforated plates can also be arranged; however, in order to avoid too high a pressure drop, should the total cross-sectional area of all holes in a perforated plate then be larger than the total cross-sectional area, if only one or two perforated plates are arranged in the mixing device.
Die Rohre können sich durch die Lochplatten so hindurcherstrecken, daß um jedes Rohr ein freier Ringraum verbleibt. Dies hat den Vorteil, daß die von dem Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasstrom an den Enden der Rohre ausgeübte Saugwirkung durch die Strahlwirkung des Gasstromes aus den Ringräumen noch begünstigt wird. Dabei kann es jedoch wiederum passieren, daß die Strahlwirkung an den einzelnen Rohren lokal unterschiedlich ist, wodurch die Gefahr der Rückdiffusion in bestimmten Fällen wieder erhöht wird. Im allgemeinen läßt man deshalb diese Ringräume weg oder dichtet sie ab.The tubes can extend through the perforated plates in such a way that that a free annular space remains around each tube. This has the advantage that the Hydrocarbon-containing gas stream at the ends of the tubes exerted suction by the Jet effect of the gas flow from the annular spaces is still favored. It can, however, in turn happen that the jet effect on the individual pipes is locally different, whereby the risk of Back diffusion is increased again in certain cases. In general, therefore, these annular spaces are omitted or seal it.
Die Möglichkeit, daß sich ein Rückstrom ausbildet bzw. eine Rückdiffusion einsetzt, wird weiterhin dadurch verringert, daß der Druckabfall des in Axialrichtung des Gehäuses eintretenden Gases nicht zu klein ist. Dieser Druckabfall kann dadurch erhöht werden, daß sich die Rohre um wenigstens das Zehnfache eines Rohrdurchmessers stromauf von der Trennwand, aiso der Wand, in welcher die Rohre befestigt sind, erctrekken. Wahlweise oder zusätzlich dazu kann der Druckabfall unmittelbar stromauf von dieser Trennwand auch dadurch erhöht werden, daß zwischen dem Einlaß für den ersten Gass'rom und der Trennwand eine Zwischenplatte mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten öffnungen vorgesehen ist. Zusätzlich zur gleichförmigen Verteilung des ersten Gasstromes über dem Gehäusequerschnitt führt der Druckabfall an diesen Öffnungen in der Zwischenplatte zu einer erhöhten Gasgeschwindigkeit, wa^ wiederum dem Entstehen eines Rückstromes von Teilen des zweiten Gasstromes entgegenwirkt. The possibility that a back flow develops or a back diffusion sets in continues to do so reduces that the pressure drop of the gas entering in the axial direction of the housing is not too small. This pressure drop can be increased in that the pipes are at least ten times one Extend the pipe diameter upstream of the partition, i.e. the wall in which the pipes are fastened. Optionally or in addition to this, the pressure drop can also be immediately upstream of this dividing wall can be increased in that an intermediate plate between the inlet for the first gas flow and the partition wall is provided with a large number of evenly distributed openings. In addition to the uniform The pressure drop at these openings leads to the distribution of the first gas flow over the housing cross-section in the intermediate plate to an increased gas velocity, which in turn resulted in a Counteracts the return flow of parts of the second gas flow.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung eignet sichThe mixing device according to the invention is suitable
besonders zum Mischen von zwei Beschickungsströmen eines Umwälzsystems, das herkömmlicherweise in dem sogenannten direkten Oxydationsprozeß bei der Herstellung von Äthylenoxyd verwendet wird.especially for mixing two feed streams of a recirculation system conventionally used in the so-called direct oxidation process is used in the production of ethylene oxide.
Anhand der Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert. An exemplary embodiment of the present invention is explained in more detail with the aid of the drawing.
F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht teilweise geschnitten.F i g. 1 shows the device according to the invention in a side view, partially in section.
F i g. 2 zeigt in einem Axialschnitt einen Teil des Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Innenanordnung. F i g. 2 shows part of the housing in an axial section the device according to the invention with the internal arrangement.
F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 von F i g. 2.F i g. Figure 3 is a section taken along line 3-3 of Figure 3. 2.
Der erste Gasstrom 1 tritt in die in den Figuren gezeigte Mischvorrichtung in Längsrichtung durch einen Einlaßstutzen 10 in ein Kopfteil 20 ein, dessen Querschnitt der Form einer Haibellipse entspricht, wobei an dem dem Einlaßstutzen gegenüberliegenden Ende des Kopfteils 20 Flansche 50 sitzen, die sich in Richtung der großen Ellipsenachse erstrecken. In dem Kopfteil 20 ist eine Zwischenwand 40 vorgesehen, die mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Öffnungen versehen ist. Der erste Gasstrom 1 strömt durch diese Löcher 40 hindurch in eine Kammer 45, wo er infolge der Löcher 40 gleichmäßig verteilt und ein Druckabfall aufgetreten ist. Dieser Druckabfall führt zu einer Geschwindigkeitserhöhung des durch die Kammer 45, die von dem Kopfteil 20 begrenzt ist, strömenden Gases.The first gas stream 1 enters the mixing device shown in the figures in the longitudinal direction through an inlet port 10 in a head part 20 , the cross section of which corresponds to the shape of a shark ellipse, with flanges 50 located at the end of the head part 20 opposite the inlet port, which extend in the direction the major axis of the ellipse. In the head part 20 , an intermediate wall 40 is provided, which is provided with a plurality of evenly distributed openings. The first gas stream 1 flows through these holes 40 into a chamber 45, where it is evenly distributed as a result of the holes 40 and a pressure drop has occurred. This pressure drop leads to an increase in the speed of the gas flowing through the chamber 45, which is delimited by the head part 20.
In die Kammer 45 ragt eine Probeentnahmevorrichtung 30, mit der ein eventuell auftretender Rückstrom von Gasen des zweiten Gasstromes in den Kopf 20 feststellbar ist.A sampling device 30 protrudes into the chamber 45, with which a possibly occurring backflow of gases of the second gas flow into the head 20 can be determined.
Dem am Kopfteil 20 sitzenden Flansch 50 gegenüber ist der Flansch 70 des stromauf gelegenen Gehäuseteils 80 angeordnet. Zwischen den Flanschen 50 und 70 ist eine Trennwand 60 angeordnet, durch welche Rohre 90 hindurchtreten, die gleichzeitig in der Trennwand 60 gehaltert sind. Die Rohre 90 sind gleichmäßig über dem Querschnitt des Gehäuses 80 verteilt, wobei die Rohre des Rohrbündels durch Abstützträger 100 zusätzlich gehalten sein können. Der die Kammer 45 durchströmende erste Gasstrom tritt in die Rohre 90 ein und strömt in diesen Rohren bis zu deren Austritt stromab von den Lochplatten 140, durch welche die Rohre in dem stromab gelegenen Gehäuseteil 120 hindurchgehen. Die Lochplatten sind an ihrem Außenumfang durch Absteifringe 130 verstärkt und durch Zentrieransätze 150 zentriert, wodurch gleichzeitig die Rohre 90 im Gehäuseteil 120 ausgerichtet werden.The flange 70 of the upstream housing part 80 is arranged opposite the flange 50 seated on the head part 20. A partition 60 is arranged between the flanges 50 and 70, through which pipes 90 pass which are at the same time held in the partition 60. The tubes 90 are evenly distributed over the cross section of the housing 80, it being possible for the tubes of the tube bundle to be additionally held by support beams 100. The first gas stream flowing through the chamber 45 enters the tubes 90 and flows in these tubes up to their exit downstream from the perforated plates 140 through which the tubes in the downstream housing part 120 pass. The perforated plates are reinforced on their outer circumference by stiffening rings 130 and centered by centering lugs 150 , whereby the tubes 90 are aligned in the housing part 120 at the same time.
Der zweite Gasstrom 2 tritt in die Mischvorrichtung durch einen Einlaßstutzen 160 ein, der in der Seitenwand des Gehäuseteils 80 angeordnet ist. Das Gas des zweiten Gasstromes wird in Axialrichtung des Gehäuses umgelenkt und strömt um die Außenseite der Rohre 90 durch die beiden in dem Gehäuseteil 120 angeordneten Lochplatten 140, wodurch der zweite Gasstrom ein über dem Querschnitt gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erhält Der aus den Enden der Rohre 90 austretende erste Gasstrom vermischt sich mit dem um die Rohre 90 strömenden zweiten Gasstrom, wobei aus Fig.2 deutlich zu sehen ist, daß zwischen den zu vermischenden Gasströmen keinerlei Kontakt bis zu dem stromab gelegenen Ende der Rohre 90 möglich ist Die so vermischten Gase strömen durch das Gehäuseteil 120 und treten aus dem Gehäuse durch den Ausiaß 3 (Fig. 1) aus.The second gas stream 2 enters the mixing device through an inlet connection 160 which is arranged in the side wall of the housing part 80. The gas of the second gas flow is deflected in the axial direction of the housing and flows around the outside of the tubes 90 through the two perforated plates 140 arranged in the housing part 120 , whereby the second gas flow has a uniform velocity profile over the cross section The gas flow mixes with the second gas flow flowing around the tubes 90, FIG. 2 clearly showing that no contact whatsoever is possible between the gas flows to be mixed up to the downstream end of the tubes 90. The gases mixed in this way flow through the housing part 120 and emerge from the housing through the outlet 3 (Fig. 1).
In F i g. 3 ist eine Lochplatte 140 gezeigt, die an ihrem Außenumfang einen Absteifring 130 aufweist Die Lochplatte 140 ist durch Zentricransäi/e 150 zentriert gehalten. Durch die Lochplatte 140 ragen die Rohre 90 in den stromab gelegenen Gehäuseteil 120 vor. Die bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 gezeigten Löcher sind quadratisch, können jedoch, wie bereits erwähnt, kreisförmig, dreieckig oder anders geformt sein, wobei nur auf eine gleichmäßige Verteilung Wert zu legen ist.In Fig. 3 is shown a perforated plate 140 having on its outer periphery a Absteifring 130 The perforated plate 140 is held centered by 150 Zentricransäi / e. The tubes 90 protrude through the perforated plate 140 into the downstream housing part 120 . In the embodiment according to FIG. The holes shown in FIG. 3 are square, but, as already mentioned, can be circular, triangular or otherwise shaped, with emphasis only on an even distribution.
Anhand der nachstehenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung weiter erläutert.The present invention is further illustrated by the following examples.
Es sollen eine erfindungsgemäUc und eine herkömmliche Mischvorrichtung verglichen werden, wobei jede der Vorrichtungen einen Durchmesser von etwa 50 cm hat und die gleiche Anzahl von Rohren enthält. Bei der herkömmlichen Vorrichtung ist eine einzige Trennwand vorgesehen, welche den stromauf gelegenen Gehäuseteil 80 von dem Ausiaß 3 trennt Das durch deii Zweiten Einlaßstutzen 160 eintretende Gas strömt /um Auslaß 3 durch die die Rohre umgebenden Ringräume.A mixing device according to the invention and a conventional mixing device are to be compared, each of the devices having a diameter of about 50 cm and containing the same number of tubes. In the conventional device, a single partition is provided which separates the upstream housing part 80 from the outlet 3. The gas entering through the second inlet port 160 flows through the outlet 3 through the annular spaces surrounding the tubes.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Lochplatten vorgesehen, deren Löcher gleichmäßig verteilt sind und einen Durchmesser von etwa 12 mm haben. Die Lochplatten sind in einem Abstand von 12 cm voneinander angeordnet.In the device according to the invention, two perforated plates are provided, the holes of which are evenly distributed and have a diameter of about 12 mm. The perforated plates are at a distance of 12 cm arranged from each other.
Um bei der herkömmlichen Vorrichtung das Auftreten von explosiven Zusammensetzungen in der Kammer zu vermeiden, war es erforderlich. 1900 nmVh Stickstoff zuzusetzen. Bei sonst gleichen Bedingungen waren bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur 600nm3/h Stickstoff erforderlich. Abhängig vom Durchsatz hat sich herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung nur V3 bis V2 der beiIn order to avoid the occurrence of explosive compositions in the chamber in the conventional device, it was necessary. Add 1900 nmVh of nitrogen. All other things being equal, the device according to the invention required only 600 nm 3 / h of nitrogen. Depending on the throughput, it has been found that in the mixing device according to the invention only V 3 to V 2 of the
der herkömmlichen Vorrichtung zuzusetzenden Inertgasmenge zur Vermeidung von Detonationsgemischen in der Kammer 45 erforderlich ist.The amount of inert gas to be added to the conventional device to avoid detonation mixtures in the chamber 45 is required.
Mit Hilfe eines Pitot-Rohres werden die Geschwindigkeitsprofile 5 cm stromab von den Mündungen der Rohre in dem stromab gelegenen Gehäuseteil 120 der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtungen untersucht. BeiWith the aid of a pitot tube, the velocity profiles 5 cm downstream from the mouths of the tubes in the downstream housing part 120 of the devices described in Example 1 are examined. at
gleichen Gasdurchsätzen durch jede der Vorrichtungen ergibt sich eine theoretische Gasgeschwindigkeit von etwa 70 m/s. Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung liegt die gemessene Geschwindigkeit in einem Bereich zwischen 63 und 76 m/s. Das Geschwindigkcitsprofil bei der herkömmlichen Vorrichtung ist wescn*'ich unregelmäßiger, die Geschwindigkeit schwankt zwischen 38 und 107 m/s.equal gas flow rates through each of the devices results in a theoretical gas velocity of about 70 m / s. In the mixing device according to the invention, the measured speed is in one range between 63 and 76 m / s. The speed profile in the conventional device is essential more irregular, the speed fluctuates between 38 and 107 m / s.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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