DE102005049067A1

DE102005049067A1 - Rohrbündelwärmeübertrager und Verfahren zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung in einem Rohrbündelwärmeübertrager

Info

Publication number: DE102005049067A1
Application number: DE102005049067A
Authority: DE
Inventors: Tsung-Chieh Dr. Cheng; Gerhard Olbert; Paulus Schmaus; Karl-Heinz Dr. Wassmer; Michael Sauer; Rainer Bardon; Bernhard Dr. Czauderna
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-19
Also published as: ATE554359T1; ES2385380T3; WO2007042529A1; KR20080065289A; KR101412305B1; EP1938036A1; EP1938036B1

Abstract

Es wird ein Rohrbündelwärmeübertrager (R) zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung (4) durch Entgasung vorgeschlagen, mit einem Bündel von parallel zueinander und vertikal angeordneten Rohren (1), die an beiden Enden jeweils in einem Rohrboden (2) befestigt sind, mit einem Einbau (3) in jedem Rohr (1), der den freien Durchtrittsquerschnitt durch das Rohr (1) verengt und wobei die Rohre (1) von der Polymerlösung (4) durchströmt werden, sowie mit einem Mantelraum (5) um die Rohre (1), der von einem flüssigen Wärmeträger (6) durchströmt wird, mit Umlenkblechen (7) im Mantelraum (5), die jeweils in Querschnittsebenen des Rohrbündelwärmeübertrages (R) angeordnet sind und jeweils einen Umlenkbereich (8) für den Wärmeträger (6) freilassen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Umlenkbereichen (8) keine Rohre (1) angeordnet sind und dass alle Einbauten (3) baugleich sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeübertrager zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung, ein kontinuierliches Verfahren zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung in einem Rohrbündelwärmeübertrager sowie eine Verwendung.

Ein wesentlicher Verfahrensschritt in der Herstellung von Polymeren liegt in der Entfernung von gelösten Stoffen aus der bei der Polymerisation erhaltenen Lösung, insbesondere von nicht umgesetzten Monomeren, niedermolekularen Reaktionsprodukten (Oligomeren), Zersetzungsprodukten, Hilfsstoffen sowie Lösungsmitteln, um die aufkonzentrierten Polymeren in technisch verwertbarem Zustand darzustellen.

Die Isolierung der gelösten Stoffe aus Polymerlösungen erfolgt häufig durch Entgasung, wobei die gelösten Stoffe durch Wärmezufuhr und gegebenenfalls Druckabsenkung in den Dampfzustand übergeführt und in diesem von den flüssigen Polymeren abgetrennt werden.

Apparativ wird die Entgasung von Polymerlösungen oft in Rohrbündelwärmeübertragern durchgeführt, mit einem Bündel von parallel zueinander und vertikal angeordneten Rohren, die an ihren Enden jeweils in einem Rohrboden befestigt sind und wobei durch den Mantelraum zwischen den Rohren ein Wärmeträger geleitet wird, der die Polymerlösung sowie das Entspannungsprodukt der Polymerlösung erhitzt.

Bekannte Rohrbündelwärmeübertrager zur Entgasung von Polymerlösungen können häufig strenge Qualitätsanforderungen bezüglich zulässiger Restgehalte an gelösten Stoffen in der entgasten Polymerlösung nicht erfüllen.

Um einen möglichst einheitlichen Wärmeübergangskoeffizient im Apparat vom Wärmeträger durch die Rohrwand in die flüssige Polymerlösung zu gewährleisten, wird eine Queranströmung der Rohre angestrebt, indem die Strömungsrichtung des Wärmeträgers im Mantelraum durch den Einbau von Umlenkblechen gesteuert wird.

Diese können beispielsweise in Form von Kreissegmenten ausgebildet sein, die alternierend an den einander gegenüberliegenden Rohrinnenwänden Durchtrittsquerschnitte freilassen.

Eine weitere gebräuchliche Bauart besteht in der alternierenden Anordnung von ringförmigen und scheibenförmigen Umlenkblechen, die abwechselnd Durchtrittsquerschnitte für den Wärmeträger in der Reaktormitte bzw. am Reaktorinnenmantel freilassen.

Während die im Bereich der Umlenkbleche angeordneten Rohre vom Wärmeträger quer angeströmt werden, liegt für die Rohre in den von Umlenkblechen freien Umlenkbereichen eine überwiegende Längsanströmung durch den Wärmeträger vor. Entsprechend ist der Wärmeübergang in den Rohren mit Längsanströmung schlechter und in der Folge die Produktqualität in den einzelnen Rohren über den Reaktorquerschnitt ungleich.

Es ist bekannt, in den einzelnen Rohren Einbauten vorzusehen, die den freien Durchtrittsquerschnitt verengen, um einen Druckabfall aufzubauen sowie einen verbesserten Wärmeübergang vom Wärmeträger auf die zu entgasende Polymerlösung zu bewirken.

Aufgrund der oben beschriebenen ungleichen Wärmeübertragung infolge der unterschiedlichen Anströmung der Rohre durch den Wärmeträger sind zur Kompensierung dieses Effektes insbesondere ungleiche Einbauten über den Reaktorquerschnitt erforderlich. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand in der Fertigung und insbesondere in der Montage der Einbauten.

Es war demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Entgasung einer flüssigen Polymerlösung in einem Rohrbündelwärmeübertrager zur Verfügung zu stellen, das niedrigere Restgehalte an gelösten Stoffen bei gleichzeitig einfacherer konstruktiver Ausgestaltung und Montage des Apparates gewährleistet.

Die Lösung besteht in einem Rohrbündelwärmeübertrager zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung, mit einem Bündel von parallel zueinander und vertikal angeordneten Rohren, die an beiden Enden jeweils in einem Rohrboden befestigt sind, mit einem Einbau in jedem Rohr, der den freien Durchtrittsquerschnitt durch das Rohr verengt und wobei die Rohre von der Polymerlösung durchströmt werden, sowie mit einem Mantelraum um die Rohre, der von einem flüssigen Wärmeträger durchströmt wird, mit Umlenkblechen im Mantelraum, die jeweils in Querschnittsebenen des Rohrbündelwärmeübertrages angeordnet sind und jeweils einen Umlenkbereich für den Wärmeträger freilassen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Umlenkbereichen keine Rohre angeordnet sind und dass alle Einbauten baugleich sind.

Druch den Einbau wird ein starker Druckabfall von einem Eingangsdruck von bis zu 50 bar absolut auf ein möglichst niedriges Vakuum, häufig im Bereich zwischen 4 und 200 mbar, insbesondere zwischen 4 und 30 mbar, bewirkt.

Die Einbauten, die in den Rohren angeordnet sind und den freien Durchtrittsquerschnitt derselben verengen, können bevorzugt durch eine Gewindeverschraubung im Rohrboden fixiert sein, wobei die Schweißstellen der Rohre im Rohrboden unterhalb der Gewindeverschraubung für die Einbauten liegen. Dadurch können die Einbauten zwecks Reinigung des Apparates einfach ein- und ausgebaut werden.

Die Einbauten werden bevorzugt in den Rohrboden mit einem Vielzahnschlüssel, bevorzugt einem Sechskant-Imbussschlüssel eingedreht. Die Einsatzöffnung für den Vielzahnschlüssel ist bevorzugt zentral und durchgehend im Einbau angeordnet. Dadurch kann sie vorteilhaft nach dem Eindrehen des Einbaus und Entfernen des Schlüssels für die Zuführung der Polymerlösung genutzt werden.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt bezüglich der konkreten Ausgestaltung der Umlenkbleche und der hiervon freigelassenen Umlenkbereiche. Bevorzugt sind die Umlenkbereiche, die von den Umlenkblechen für den Wärmeträger freigelassen werden, innerhalb des Mantelraumes des Rohrbündelwärmetauschers ausgebildet. Dabei kann es sich bevorzugt um Umlenkbleche in der Form von Kreissegmenten handeln, die alternierend am Innenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers Umlenkbereiche für den Wärmeträger freilassen oder auch um Umlenkbleche, die alternierend in Ring- bzw. Scheibenform ausgebildet sind, dergestalt, dass die Umlenkbleche in Ringform Umlenkbereiche freilassen, die zentral im Rohrbündelwärmeübertrager angeordnet sind und die scheibenförmigen Umlenkbleche Umlenkbereiche freilassen, die am Innenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet sind.

In einer weiteren konstruktiven Variante können am Außenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers eine oder mehrere Kammern vorgesehen sein, durch die der Wärmeträger über Perforationen im Außenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers zirkuliert und wobei die Umlenkbereiche, die von den Umlenkblechen für den Wärmeträger freigelassen werden, in den Kammern angeordnet sind, wobei die Perforationen zur Vergleichmäßigung der Strömung dienen.

Der Wärmeträger wird bevorzugt jeweils über einen Ringkanal oder Teilringkanal in den Mantelraum zu- bzw. abgeführt, wobei der Ringkanal oder Teilringkanal Öffnungen aufweist, bevorzugt dergestalt, dass ihre freie Durchtrittsfläche in Strömungsrichtung des Wärmeträgers abnimmt.

Der Rohrbündelwärmeübertrager wird bevorzugt in der Weise ausgelegt, dass der wärmeträgerseitige Wärmeübergangskoeftizient zwischen 500 und 2.000 W/m²/K, bevorzugt 800 bis 1.200 W/m²/K, beträgt.

Bevorzugt wird ein flüssiger Wärmeträger, insbesondere ein Wärmeträgeröl, eingesetzt.

Der Rohrbündelwärmeübertrager umfasst bevorzugt 100 bis 10.000, bevorzugt 450 bis 3.500 Rohre, die insbesondere eine Länge zwischen 1,0 und 6,0 m, bevorzugt zwischen 1,2 und 2,0 m und einen Innendurchmesser zwischen 10 und 25 mm, bevorzugt zwischen 13 und 18 mm, aufweisen. Die Umlenkbleche sind bevorzugt mit einer Dicke zwischen 6 und 30 mm, insbesondere zwischen 8 und 16 mm ausgebildet.

Bevorzugt ist der Rohrbündelwärmeübertrager in der Weise ausgestaltet, dass der obere Rohrboden gegenüber dem unteren Rohrboden wesentlich dicker ist, insbesondere um das fünffache dicker, bevorzugt dass der obere Rohrboden 150 mm dick und der untere Rohrboden 30 mm dick ist.

Bevorzugt können im oberen Rohrboden oder kurz unterhalb desselben Entlüftungsbohrungen für den Wärmeträger vorgesehen sein, über die eine Rohrleitung zu einem Ausgleichsgefäß oder einem Sammelbehälter führt.

Vorteilhaft kann ein Entleerungssystem für den Wärmeträger über den unteren Rohrboden oder über eine Bohrung in der Wand des Rohrbündelwärmeübertragers vorgesehen sein.

Es ist vorteilhaft, die Rohre in den Umlenkblechen nicht anzuwalzen, jedoch in der Fertigung darauf zu achten, dass die Spalte zwischen den Rohren und den Umlenkblechen so klein sind, wie es fertigungstechnisch möglich ist, insbesondere im Bereich zwischen 0,1 bis 0,4 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,14 und 0,25 mm.

Die Umlenkbleche sind bevorzugt zur Wand des Rohrbündelwärmeübertragers dichtend ausgeführt.

Es kann vorteilhaft sein, die Umlenkbleche nicht äquidistant anzuordnen, sondern den Abstand der Umlenkbleche zueinander dem Entgasungsprozess in den Rohren speziell anzupassen, in der Weise, dass die Wärmeübergangskoeffizienten in den Rohrbereichen höher sind, wo dies aus verfahrenstechnischen Gründen geboten ist.

Vorteilhaft ist ein Kompensator für die thermische Ausdehnung im Mantel des Rohrbündelwärmeübertragers vorgesehen.

Insbesondere für die Entgasung von Mehrkomponentenprodukten, beispielsweise von ABS-Lösungen, kann der Rohrbündelwärmeübertrager zwei- oder mehrzonig ausgebildet sein, dergestalt, dass zwei oder mehrere voneinander getrennte Kreisläufe für den Wärmeträger vorgesehen sind, um eine unterschiedliche Temperierung und somit unterschiedliche Entgasungsstadien zu erreichen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein kontinuierliches Verfahren zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung durch Entgasung in einem wie vorstehend beschriebenen Rohrbündelwärmeübertrager, wobei die Polymerlösung von oben nach unten durch die Rohre des Rohrbündelwärmeübertragers und der Wärmeträger im Kreuzgegenstrom oder im Kreuzgleichstrom zur Polymerlösung geleitet wird.

Die Verfahrensweise mit Gleichstromführung von Polymerlösung und Wärmeträger, jeweils von oben nach unten durch den Apparat, ist besonders geeignet, wenn eine Überhitzung bereits im Eintrittsbereich der Polymerlösung in den Apparat erwünscht ist, beispielsweise bei der Entgasung von Polystyrol.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des oben beschriebenen Rohrbündelwärmeübertragers zur Entgasung von Polystyrol oder ABS.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen im Einzelnen:
1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers mit Kreuzgegenstromführung von Polymerlösung und Wärmeträger, mit Darstellung eines Querschnittes in der Ebene B-B in 1A,
2 einen Längsschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers unter Radialstromführung des Wärmeträgers, mit Querschnittsdarstellung in der Ebene E-E in 2A,
3 einen Längsschnitt durch einen Reaktor mit Kreuzstromführung des Wärmeträgers nach dem Stand der Technik, mit Querschnittsdarstellung in der Ebene A-A in 3A,
4 eine Längsschnittdarstellung durch einen Rohrbündelwärmeübertrager nach dem Stand der Technik, mit Radialstromführung des Wärmeträgers, mit Querschnittsdarstellung in der Ebene E-E in 4A,
5 eine Längsschnittdarstellung durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers, mit Querschnittsdarstellung in der Ebene C-C in 5A und Querschnittsdarstellung in der Ebene D-D in 5B,
6 einen Längsschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers mit Gleichstromführung von Polymerlösung und Wärmeträger,
7 einen Längsschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers, der mehrzonig ausgestaltet ist,
8 einen Längsschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers mit Radialstromführung des Wärmeträgers und Gleichstromführung von Polymerlösung und Wärmeträger,
9A bis 9C bevorzugte Ausführungsformen von Hauben für den Rohrbündelwärmeübertrager,
10 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers mit Dummy-Körpern in den Hauben des Apparates und
11A und 11B bevorzugte Ausführungsformen für die Öffnungen in den Ringkanälen für die Zu- und Abführung des Wärmeträgers.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Merkmale.
Der in 1 dargestellte Rohrbündelwärmeübertrager R weist ein Bündel von Rohren 1 auf, durch die von oben nach unten eine Polymerlösung 4 geleitet wird. Die Rohre 1 sind an ihren beiden Enden jeweils in einem Rohrboden 2 dichtend befestigt. In den Rohren 1 sind Einbauten 3 vorgesehen, die den Durchtrittsquerschnitt für die flüssige Polymerlösung 4 verengen. Alle Einbauten 3 sind baugleich.
Im Mantelraum 5 zwischen den Rohren 1 sind Umlenkbleche 7 angeordnet, die kreissegmentförmig ausgebildet sind und die alternierend an der Innenwand des Rohrbündelwärmeübertragers R Umlenkbereiche 8 für den Wärmeträger 6 freilassen.
Die Querschnittsdarstellung in 1A verdeutlicht, dass die Umlenkbereiche 8 frei von Rohren 1 sind.
2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers, mit Radialstromführung des Wärmeträgers 6. Diese wird durch die Geometrie der Umlenkbleche 7 bewirkt, die alternierend in Ring- bzw. Scheibenform ausgebildet sind. In der Figur ist beispielhaft das unterste Umlenkblech ringförmig, das darüber angeordnete scheibenförmig und das oberste Umlenkblech 7 wiederum ringförmig ausgebildet.
Wie insbesondere in der Querschnittsdarstellung in 2A verdeutlicht, ist bevorzugt der zentral angeordnete Umlenkbereich 8 frei von Rohren 1.
Demgegenüber zeigt die Darstellung in 3 einen Rohrbündelwärmeübertrager nach dem Stand der Technik mit Kreuzgegenstromführung des Wärmeträgers 6 durch kreissegmentförmige Umlenkbleche 7. Der Apparat ist voll berohrt. In der Folge herrscht in den Umlenkbereichen 8 eine undefinierte Strömung vor, im ungünstigsten Fall eine reine Längsströmung des Wärmeträgers außen an den Rohren und damit wesentlich geringere Wärmeübergangskoeffizienten gegenüber einer reinen Queranströmung der Rohre. Zur Kompensation sind beispielsweise Einbauten 3 unterschiedlicher Geometrie erforderlich, mit entsprechend hohem Aufwand in der Konstruktion und Montage.
Die Querschnittsdarstellung in 3A verdeutlicht, dass der Apparat voll berohrt ist.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Apparates nach dem Stand der Technik, mit Radialstromführung des Wärmeträgers 6 dargestellt, die durch Umlenkscheiben 7 bewirkt wird die alternierend in Ring- bzw. Scheibenform ausgebildet sind. Wie in der Figur verdeutlicht kommt es in den Umlenkbereichen 8 zu Rezirkulationszo nen und Bereichen einer Längsströmung für den Wärmeträger 7 entsprechend verschlechtertem Wärmeübergang, der beispielsweise durch eine angepasste, unterschiedliche Ausgestaltung der Einbauten 3, mit entsprechend hohem konstruktiven und Montage-Aufwand kompensiert wird.
Die Querschnittsdarstellung in 4A verdeutlicht, dass der Apparat voll berohrt ist. Der Bereich zwischen den beiden gestrichelten Linien entspricht dem überlappenden Bereich der Umlenkbleche indem eine reine Queranströmung der Rohre sicher gewährleistet ist.
5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit Kammern 9, die am Außemantel des Rohrbündelwärmeübertragers R angeordnet sind. Die Umlenkbereiche 8 liegen in den Kammern 9. Die Anordnung der Kammern 9 am Außenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers R ist in den Querschnittsdarstellungen in den 5A und 5B besonders verdeutlicht.
6 zeigt eine weitere Variante des in 5 dargestellten Apparates, jedoch mit Gleichstromführung von Polymerlösung 4 und Wärmeträger 6.
7 zeigt eine weitere Variante des in den 5 und 6 dargestellten Apparates, der jedoch mehrzonig, beispielhaft zweizonig, das heißt mit zwei Kreisläufen für den Wärmeträger 6, ausgestattet ist.
Die 8 zeigt eine weitere Variante des in 2 dargestellten Radialstromapparates, jedoch mit Gleichstromführung von Polymerlösung 4 und Wärmeträger 6.
In den 9A bis 9B sind bevorzugte konstruktive Ausgestaltungen für Hauben dargestellt, die den Rohrbündelwärmeübertrager R an beiden Enden begrenzen: Entsprechend 9A ist ein zentraler Verdrängerkörper vorgesehen, der in 9B dargestellten Variante ist die Haube tellerförmig bzw. in der in 9C dargestellten Variante in Pfeifenform.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der den Rohrbündelwärmeübertrager R begrenzenden Haubenräume ist in 10 dargestellt: In den Hauben sind Dummy-Körper in den schlecht durchströmten Haubenbereichen vorgesehen.
11A zeigt schematisch die Ausgestaltung von Öffnungen 12 in den Ringkanälen 11, die in der dargestellten Variante rechteckig sind, mit abnehmender Größe der Öffnungen in Strömungsrichtung.
Eine weitere Variante von Öffnungen 12 in den Ringkanälen 11 ist in 11B dargestellt. In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 12 kreisförmig.
Ausführungsbeispiel
In einem Doppelmantelversuchsrohr mit einem Außendurchmesser von 17,8 mm und einer Wandstärke von 1,5 mm wurden durch Variation der Wärmeträger-Umlaufmenge (Marlotherm^®-Wärmeträgeröl) die Betriebsbedingungen einer guten Wärmeübertragung, entsprechend einer Quereinströmung der Rohre mit dem Wärmeträger, das heißt einem Wärmeübergangskoeffizienten von etwa 1000 W/m²/K und im Vergleich für eine Längsanströmung, mit schlechtem Wärmeübergangskoeffizienten, von etwa 200 W/m²/K, nachgestellt. Im Doppelmantelversuchsrohr war ein Einbau mit 300 mm Länge angeordnet. Die Temperatur des Marlotherm^®-Wärmeträgeröls betrug beim Eintritt in den Doppelmantel 300°C und die Eintrittstemperatur der Polystyrol-Lösung aus der die Restmonomere Styrol und Ethylbenzol durch Entspannung abgetrennt werden sollten, 160°C.
Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
Wie aus der nachstehenden Tabelle zu entnehmen ist, wurden bei einem Wärmeübergangskoeffizienten von 200 W/m²/K, entsprechend einer Längsanströmung des Rohres (Versuch Nr. V1, zum Vergleich) höhere Restkonzentrationen an den Monomeren Styrol und Ethylbenzol im Vergleich zu den Versuchen mit gutem Wärmeübergangskoeffizienten, entsprechend einer Queranströmung oder überwiegenden Queranströmung (Versuche E1 bzw. bzw. E2 nach der Erfindung) erhalten.

R: Rohrbündelwärmeübertrager
1: Rohre
2: Rohrboden
3: Einbau
4: Polymerlösung
5: Mantelraum um die Rohre
6: Wärmeträger
7: Umlenkbleche
8: Umlenkbereich
9: Kammern am Außenmantel
10: Perforationen im Außenmantel
11: Ringkanal
12: Öffnungen im Ringkanal
S1–S4: Spalte

Claims

Rohrbündelwärmeübertrager (R) zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung (4) durch Entgasung, mit einem Bündel von parallel zueinander und vertikal angeordneten Rohren (1), die an beiden Enden jeweils in einem Rohrboden (2) befestigt sind, mit einem Einbau (3) in jedem Rohr (1), der den freien Durchtrittsquerschnitt durch das Rohr (1) verengt und wobei die Rohre (1) von der Polymerlösung (4) durchströmt werden, sowie mit einem Mantelraum (5) um die Rohre (1), der von einem flüssigen Wärmeträger (6) durchströmt wird, mit Umlenkblechen (7) im Mantelraum (5), die jeweils in Querschnittsebenen des Rohrbündelwärmeübertrages (R) angeordnet sind und jeweils einen Umlenkbereich (8) für den Wärmeträger (6) freilassen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Umlenkbereichen (8) keine Rohre (1) angeordnet sind und dass alle Einbauten (3) baugleich sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (3) durch eine Gewindeverschraubung im Rohrboden (2) fixiert sind und dass die Schweißstellen der Rohre (1) unterhalb der Gewindeverschraubung für die Einbauten (3) liegen.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (3) eine zentrale, durch die Einbauten (3) durchgehende Öffnung aufweisen, die zur Einsetzung eines Vielzahnschlüssels für die Eindrehung der Einbauten in den Rohrboden (2) mit einem Vielzahnschlüssel und nach Entfernen des Vielzahnschlüssels für die Zuführung der Polymerlösung (4) nutzbar sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (8), die von den Umlenkblechen (7) für den Wärmeträger (6) freigelassen werden, innerhalb des Mantelraumes (5) des Rohrbündelwärmeübertragers (R) ausgebildet sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (6) in Form von Kreissegmenten ausgebildet sind, die alternierend am Innenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers (R) Umlenkbereiche (8) für den Wärmeträger (6) freilassen.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (7) alternierend in Ringform bzw. in Scheibenform ausgebildet sind, dergestalt, dass die Umlenkbleche (7) in Ringform Umlenkberei che (8) freilassen, die zentral im Rohrbündelwärmeübertrager (R) angeordnet sind und die scheibenförmigen Umlenkbleche (7) Umlenkbereiche (8) freilassen, die am Innenmantel des Rohrbündelwärmeübertagers (R) angeordnet sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbereiche (8), die von den Umlenkblechen (7) freigelassen sind, jeweils 5 bis 20 %, bevorzugt 8 bis 14 %, der gesamten Querschnittsfläche des Rohrbündelwärmeübertragers (R) annehmen.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers (R) eine oder mehrere Kammern (9) vorgesehen sind, durch die der Wärmeträger (6) über Perforationen (10) im Außenmantel des Rohrbündelwärmeübertragers (R) zirkuliert und dass die Umlenkbereiche (8), die von den Umlenkblechen (7) für den Wärmeträger (6) freigelassen werden, in den Kammern (9) angeordnet sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger (6) jeweils über einen Ringkanal oder Teilringkanal (11) in den Mantelraum (4) zu- bzw. abgeführt wird, wobei der Ringkanal oder Teilringkanal (11) Öffnungen (12) aufweist, deren freie Durchtrittsfläche in Strömungsrichtung des Wärmeträgers (6) abnimmt.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeträgerseitige Wärmeübergangskoeftizient 500 bis 2000 W/m²/K, bevorzugt 800 bis 1200 W/m²/K, beträgt.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger (6) flüssig ist, bevorzugt ein Wärmeträgeröl.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel von parallel zueinander und vertikal angeordneten Rohren (1) 100 bis 10.000, bevorzugt 450 bis 3.500 Rohre (1) umfasst.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1) eine Länge von 1,0 bis 6,0 m, bevorzugt von 1,2 bis 2,0 m, aufweisen.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Rohre (1) 10 bis 25 mm, bevorzugt 13 bis 18 mm, beträgt.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Umlenkbleche (7) 6 bis 30 mm, bevorzugt 8 bis 16 mm, beträgt.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Rohrboden (2) gegenüber dem unteren Rohrboden (2) wesentlich dicker ist, insbesondere um das fünffache dicker ist, bevorzugt dass der obere Rohrboden (2) 150 mm dick und der untere Rohrboden (2) 30 mm dick ist.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Rohrboden (2) oder kurz unterhalb desselben Entlüftungsbohrungen für den Wärmeträger (6) vorgesehen sind, über die Rohrleitung zu einem Ausgleichsgefäß oder Sammelbehälter führt.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entleerungssystem für den Wärmeträger (6) über den unteren Rohrboden (2) oder über eine Bohrung in der Wand des Rohrbündelwärmeübertragers (R) vorgesehen ist.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (1) und den Umlenkblechen (7) Spalte mit einer Spaltweite im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,14 und 0,25 mm, vorhanden sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (7) dichtend zur Wand desselben ausgeführt sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompensator für die thermische Ausdehnung im Mantel desselben vorgesehen ist.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbündelwärmeübertrager (R) zwei- oder mehrzonig ausgebildet ist, dergestalt, dass zwei oder mehrere voneinander getrennte Kreisläufe für den Wärmeträger (6) vorgesehen sind.
Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Umlenkbleche (7) zueinander dem Entgasungsprozess in den Rohren angepasst ist.
Kontinuierliches Verfahren zur Entfernung von gelösten Stoffen aus einer Polymerlösung (4) durch Entgasung in einem Rohrbündelwärmeübertrager (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerlösung (4) von oben nach unten durch die Rohre (1) des Rohrbündelwärmeübertragers (R) und der Wärmeträger (6) im Kreuzgegenstrom oder im Kreuzgleichstrom zur Polymerlösung (4) geleitet wird.
Verwendung des Rohrbündelwärmeübertragers (R) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 oder des Verfahrens nach Anspruch 24 zur Entgasung von Polystyrol oder ABS.