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Title:
CONDENSATE-COLLECTION CHANNEL FOR DISTILLATION COLUMNS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/079474
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pipeline (13) for transporting a condensable gas or a gas comprising a condensable component, having at least one section (15) inclined relative to the horizontal. A ring (17) is received in the section (15) inclined relative to the horizontal, which ring is connected in a liquid-tight manner to the pipeline (13) by a first end face (21) over the entire circumference and the diameter of which ring reduces toward a second end face (25) opposite the first face (21) so that a chamber (27) is formed between the ring (17) and the inner wall of the pipeline (13), the ring (17) is positioned in the pipeline (13) such that liquid condensing on the pipeline wall flows into the chamber (27) between the ring (17) and the inner wall of the pipeline (13) and an outlet (19) through which the liquid can drain opens into the chamber (27) through the wall of the pipeline (13). The invention further relates to a device for carrying out material-exchange processes and to a use of said device.

Inventors:
KNEUPER, Heinz-Josef (Stephanienufer 4, Mannheim, 68163, DE)
NICKEL, Jörg Torsten (Finkenweg 16, Schönbrunn, 69436, DE)
TIREZ, Luc (Dorpsstraat 45, Stekene, B-9190, BE)
Application Number:
EP2012/073707
Publication Date:
June 06, 2013
Filing Date:
November 27, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BASF SE (67056 Ludwigshafen, DE)
KNEUPER, Heinz-Josef (Stephanienufer 4, Mannheim, 68163, DE)
NICKEL, Jörg Torsten (Finkenweg 16, Schönbrunn, 69436, DE)
TIREZ, Luc (Dorpsstraat 45, Stekene, B-9190, BE)
International Classes:
B01D5/00; B01D8/00; B01D53/00; F16T1/00; F28B9/08
Domestic Patent References:
WO2001089989A12001-11-29
Foreign References:
DE20119359U12002-02-21
DE9003692U11990-06-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SCHUCK, Alexander (Isenbruck Bösl Hörschler LLP Patentanwälte, EASTSITE ONESeckenheimer Landstraße 4, Mannheim, 68163, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Rohrleitung zum Transport eines kondensierbaren Gases oder eines kondensierbare Komponenten enthaltenden Gases, mindestens einen gegenüber der Hori- zontale geneigten Abschnitt (15) aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass im gegenüber der Horizontale geneigten Abschnitt (15) ein Ring (17) aufgenommen ist, der mit einer ersten Stirnseite (21 ) über den gesamten Umfang flüssigkeitsdicht mit der Rohrleitung (13) verbunden ist und dessen Durchmesser zu einer der ersten Stirnseite (21 ) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (25) hin ab- nimmt, so dass zwischen dem Ring (17) und der Innenwandung der Rohrleitung

(13) ein Raum (27) ausgebildet wird, der Ring (17) so in der Rohrleitung (13) positioniert ist, dass an der Rohrwandung auskondensierende Flüssigkeit in den Raum (27) zwischen Ring (17) und Innenwandung der Rohrleitung (13) fließt, und durch die Wandung der Rohrleitung (13) ein Ablauf (19), durch den die Flüs- sigkeit ablaufen kann, in den Raum (27) mündet.

2. Rohrleitung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (17) geneigt zur Horizontalen in der Rohrleitung (13) aufgenommen ist. 3. Rohrleitung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (17) von der ersten Stirnseite (21 ) zur zweiten Stirnseite (25) einen konischen Verlauf aufweist.

4. Rohrleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das die Rohrleitung (13) ein Fallrohr zum Brüdenabzug aus einer Kolonne (1 ) ist.

5. Rohrleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (13) in einen Gasraum eines Flüssigkeitsabscheiders mündet. 6. Rohrleitung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (13) aus dem Raum (27) zwischen Ring (17) und Innenwandung der Rohrleitung (13) als Tauchrohr in der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabscheider mündet.

7. Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen, umfassend eine Kolonne (1 ) und eine Rohrleitung (13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als

Fallrohr, wobei die Rohrleitung (13) am Kopf der Kolonne (1 ) mündet, so dass durch die Rohrleitung (13) ein gasförmiges Kopfprodukt aus der Kolonne (1 ) entnommen werden kann. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonne (1 ) eine Absorptionskolonne oder ein Gaswäscher ist.

Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8 in einem Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure.

Description:
KONDENSATAUFFANGRINNE FÜR DESTILLATIONSKOLONNEN

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung zum Transport eines kondensierbaren Gases oder eines kondensierbare Komponenten enthaltenden Gases, wobei die Rohrleitung mindestens einen gegenüber der Horizontale geneigten Abschnitt aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen, umfassend eine Kolonne sowie eine Rohrleitung zum Transport eines konden- sierbaren Gases oder eines kondensierbare Komponenten enthaltenden Gases und eine Verwendung der Vorrichtung.

Rohrleitungen zum Transport eines kondensierbaren Gases oder eines kondensierbare Komponenten enthaltenden Gases werden zum Beispiel als Brüdenleitungen an einer Kolonne eingesetzt. Hierzu sind die Rohrleitungen mit dem Kopf der Kolonne verbunden, sodass der Brüden aus der Kolonne in die Rohrleitung abströmen kann. In vielen Fällen sind die Rohrleitungen als Fallleitungen ausgebildet, die einen vertikal verlaufenden Abschnitt, üblicherweise parallel zur Kolonne, umfassen. Üblicherweise werden die Rohrleitungen zwar isoliert, jedoch nicht beheizt, so dass an den Wandungen der Rohrleitung Gas oder kondensierbare Komponenten des Gases auskondensieren können. Diese bilden an der Wandung der Rohrleitung Rinnsale aus und laufen üblicherweise bis zu einem Rohrbogen, an dem die Strömung umgelenkt wird, ab. Insbesondere wenn sich an den Rohrbogen ein steigender Rohrabschnitt oder auch ein waagerechter Rohrabschnitt anschließt, sammelt sich im Rohrbogen Flüssigkeit. Diese Flüs- sigkeit vermischt sich dann wieder mit dem durch die Rohrleitung transportierten Gas. Zum einen wird Flüssigkeit in Form von Aerosoltröpfchen mitgerissen, zum anderen wird auch ein Teil der Flüssigkeit aufgrund des heißen durch das Rohr transportierten Gases wieder verdampft. Insbesondere bei Prozessen, bei denen Gase durch die Rohrleitung transportiert werden, die in kondensierbare und nicht kondensierbare Bestandteile getrennt werden sollen, ist eine solche Vermischung in Rohrbögen unerwünscht, da hierdurch die Abscheidewirkung verschlechtert wird. Die Abscheidung der Flüssigkeit erfolgt dabei üblicherweise in Flüssigkeitsabscheidern, in die die Rohrleitung mündet.

Entsprechende Rohrleitungen werden zum Beispiel auch bei der Herstellung von Salpetersäure als Fallrohr an einer Absorptionskolonne eingesetzt. In diesem Falle kondensiert in der Rohrleitung Säure aus. Dies ist jedoch unerwünscht, da die auskondensierende Säure Korrosion an der Rohrleitung nachfolgenden Apparaten, beispielsweise Wärmetauschern, fördert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohrleitung und eine Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen bereitzustellen, die einen Transport von kondensierbaren Gasen oder kondensierbare Komponenten enthaltenden Gasen er- lauben, bei denen eine Ansammlung von Flüssigkeit in Rohrbögen und gegebenenfalls eine Durchmischung der Flüssigkeit mit dem Gas in Rohrbögen vermieden wird.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Rohrleitung zum Transport eines kondensierbaren Gases oder eines kondensierbare Komponenten enthaltenden Gases, die mindestens einen gegenüber der Horizontale geneigten Abschnitt aufweist, wobei im gegenüber der Horizontale geneigten Abschnitt ein Ring aufgenommen ist, der mit einer ersten Stirnseite über den gesamten Umfang flüssigkeitsdicht mit dem Rohr verbunden ist und dessen Durchmesser zu einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite hin abnimmt, so dass zwischen dem Ring und dem Rohr ein Raum ausgebildet wird, der Ring so im Rohr positioniert ist, dass an der Rohrwandung auskondensierende Flüssigkeit in den Raum zwischen Ring und Rohr fließt, und durch die Wandung des Rohres ein Ablauf, durch den die Flüssigkeit ablaufen kann, in den Raum mündet.

Durch den flüssigkeitsdicht an der Rohrwandung aufgenommenen Ring wird die an der Rohrwandung auskondensierende Flüssigkeit im Raum zwischen Ring und Rohr gesammelt, sodass diese nicht in Rohrbögen weiterfließen kann. Die sich in Rohrbögen sammelnde Flüssigkeitsmenge wird auf diese Weise minimiert. Hierdurch wird auch die erneute Vermischung von Gas und Flüssigkeit im Bereich von Rohrbögen reduziert. Um ein Überlaufen des Raumes zwischen Ring und Rohr zu vermeiden, ist der Raum mit einem Ablauf versehen, durch den die im Raum gesammelte Flüssigkeit ablaufen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ring geneigt zur Horizontalen im Rohr aufgenommen. Dies bedeutet, dass die Stirnseite, mit der der Ring am Rohr befestigt ist eine Neigung gegenüber der Horizontalen aufweist. Durch die Neigung bildet sich kein horizontaler Boden des Raumes zwischen Ring und Rohrwandung aus. Die in diesem Raum gesammelte Flüssigkeit läuft zum tiefsten Punkt hin ab. Der Ablauf aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung wird daher bevorzugt am niedrigsten Punkt des Raumes angeordnet. Hierdurch wird ein vollständiger Abzug der Flüssigkeit aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung sichergestellt. Vollständiger Abzug in diesem Zusammenhang bedeutet, dass im Wesentlichen die gesamte Flüssigkeit abgezogen werden kann, jedoch nicht ausgeschlossen werden kann, dass Flüssigkeit an Rohrwandung oder Ring haften bleibt und nicht zum Ablauf gelangt. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um einzelne Tropfen oder um einen dünnen Film. Die Neigung, mit der der Ring in der Rohrleitung aufgenommen ist, liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20% Gefälle, mehr bevorzugt im Bereich von 7 bis 13% Gefälle und insbesondere im Bereich von 9 bis 12% Gefälle. Ein Gefälle von 100% bedeutet dabei 1 m Gefälle auf eine horizontale Strecke von 1 m.

Um einen abnehmenden Durchmesser des Ringes von der ersten Stirnseite zur der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite zu erhalten, ist es zum Beispiel möglich, dass der Ring von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite hin einen konischen Verlauf aufweist. Hierdurch weist der Raum, der zwischen Rohrwandung und Ring gebildet wird einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, wobei der Raum an der Oberseite keine Begrenzung aufweist. Neben einer konischen Gestaltung kann der Ring jedoch zum Beispiel auch parabolisch, elliptisch, hyperbolisch oder in Form eines Kreisabschnittes gestaltet sein. Wesentlich ist, dass der Durchmesser von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite hin abnimmt und dass sich möglichst keine Ecken oder Kanten im Ring befinden, an denen sich Flüssigkeit ansammeln kann.

Um eine flüssigkeitsdichte Verbindung der ersten Stirnseite des Ringes mit der Wandung des Rohres zu erhalten, ist es insbesondere bevorzugt, den Ring über den gesamten Umfang mit der Rohrleitung zu verschweißen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Ring zum Beispiel in der Rohrleitung durch eine Klemmverbindung oder beispielsweise auch durch Klebverbindung zu befestigen, wobei bei einer Klebverbindung ein Klebstoff eingesetzt werden muss, der durch die im Gas enthaltenen Komponenten nicht geschädigt wird. Alternativ ist es auch denkbar, den Ring mit einer lösbaren Verbindung zu befestigen, zum Beispiel durch Verschrauben. Hierbei ist es einerseits möglich, den Ring mit Schrauben an der Rohrwandung zu befestigen oder alternativ in der Rohrwandung und am Ring jeweils ein Gewinde vorzusehen und den Ring in die Rohrwandung einzuschrauben. Bei einer lösbaren Verbindung ist es weiterhin vorteilhaft, ein Dichtungs- element vorzusehen, mit dem der Raum, der zwischen Ring und Rohrwandung gebildet wird, abgedichtet wird. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, Dichtmaterial in das Gewinde einzulegen, wenn der Ring in die Rohrwandung eingeschraubt wird. In diesem Fall eignet sich insbesondere ein faserförmiges Dichtmaterial, zum Beispiel Hanffasern, wie sie aus der Installation von Rohrleitungen bekannt sind. Alternativ ist jedoch auch jedes andere Dichtungsmaterial denkbar. Wesentlich ist hierbei lediglich, dass das Dichtungsmaterial gegenüber dem kondensierbaren Gas beziehungsweise den Komponenten des Gases inert ist und nicht durch das Gas beziehungsweise einzelne Komponenten, die im Gas enthalten sind, geschädigt wird. Besonders bevorzugt ist jedoch eine stoffschlüssige Verbindung des Ringes mit dem Rohr, sodass durch die Verbindung gleichzeitig eine Abdichtung erzielt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der gegenüber der Horizontalen geneigte Abschnitt der Rohrleitung im Wesentlichen vertikal. Im Wesentlichen vertikal bedeutet, dass der Winkel der Rohrleitung zur Horizontalen im Bereich von 85 bis 95 Grad, bevorzugt im Bereich von 89 bis 91 Grad liegt.

In Abhängigkeit von der Länge der Rohrleitung können ein oder mehrere Ringe vorge- sehen sein. Wenn mehrere Ringe vorgesehen sind, werden diese gleichmäßig verteilt über die Länge der Rohrleitung angebracht. Unabhängig davon, ob einer oder mehrere Ringe vorgesehen sind, ist es bevorzugt, dass sich ein Ring am Ende des gegenüber der Horizontale geneigten Rohrabschnitts befindet. Als Ende wird hierbei wird hierbei der in der Strömungsrichtung zuletzt durchströmte Abschnitt des Rohrleitungsab- Schnitts bezeichnet. Insbesondere, wenn ein Rohrbogen folgt, ist es vorteilhaft den Ring unmittelbar vor dem Rohrbogen anzuordnen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Rohr zum Beispiel ein Fallrohr zum Brüdenabzug aus einer Kolonne. Als Brüden werden in diesem Zusammenhang kon- densierbare gasförmige Komponenten verstanden, die am Kopf einer Kolonne abgezogen werden. Das Rohr kann dabei sowohl von oben am Deckel der Kolonne münden als auch im Kopfbereich als Seitenabzug in der Kolonne münden.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Rohrleitung zum Brüdentransport eingesetzt. Hierbei mündet die Rohrleitung vorzugsweise in einem Kondensator, in dem der gasförmige Brüden kondensiert wird. Wenn der Brüden neben kondensierbaren Bestandteilen auch bei den im Kondensator herrschenden Bedingungen nicht kondensierbare Komponenten enthält, werden lediglich die kondensierbaren Komponenten im Kondensator auskondensiert. Anschließend wird das Gas/Flüssigkeits-Gemisch, das durch das Auskondensieren der kondensierbaren Bestandteile entsteht, einem Flüssigkeitsabscheider zugeführt. Im Flüssigkeitsabscheider werden dann die gasförmigen von den flüssigen Bestandteilen getrennt.

Insbesondere wenn der Brüden Bestandteile enthält, die korrosiv wirken, sollte vermie- den werden, dass entsprechende Bestandteile an den Wandungen der Rohrleitung auskondensieren und sich dort längere Zeit anlagern, wie dies beispielsweise in Rohrbögen geschehen kann. Durch die lange Kontaktzeit der auskondensierten Flüssigkeit mit der Oberfläche des Rohres entsteht Korrosion, die zu einer Schädigung der Rohrleitung und gegebenenfalls zum Versagen der Rohrleitung führen kann. Wenn der durch die Rohrleitung geleitete Brüden nach dem Auskondensieren der kondensierbaren Bestandteile einem Flüssigkeitsabscheider zugeführt wird, ist es besonders bevorzugt, wenn der Ablauf aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung ebenfalls im Flüssigkeitsabscheider mündet.

Die Rohrleitung, durch die das kondensierbare Gas beziehungsweise das kondensierbare Komponenten enthaltende Gas dem Flüssigkeitsabscheider zugeführt wird, mündet vorzugsweise im Gasraum des Flüssigkeitsabscheiders. Hierbei ist es möglich, dass der Flüssigkeitsabscheider gleichzeitig als Kondensator wirkt und eine Tempera- tur aufweist, in der kondensierbare Teile aus dem Gas auskondensieren. Alternativ ist es auch möglich, dem Flüssigkeitsabscheider einen Kondensator vorzuschalten.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Ablauf aus dem Raum zwischen dem Ring und dem Rohr als Tauchrohr in der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabscheider mündet. Durch die Anordnung des Ablaufes, der im Flüssigkeitsabscheider mündet, wird die bereits in der Rohrleitung auskondensierte Flüssigkeit der im Flüssigkeitsabscheider abgeschiedenen Flüssigkeit zugeführt. Hierdurch werden Flüssigkeitsverluste eingeschränkt. Die Anordnung des Ablaufes derart, dass dieser als Tauchrohr in der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabscheider mündet hat den Vorteil, dass ein gasdichter Ablauf aus dem Raum zwischen Ring und Rohr erzielt wird. Insbesondere bei einer geringen Flüssigkeitsmenge, die durch den Ablauf aus dem Raum zwischen Ring und Rohr abgezogen wird, wird hierdurch vermieden, dass Gas aus dem Flüssigkeitsabscheider durch das den Ablauf bildende Rohr zurück in die Rohrleitung strömt. Die Rohrleitung ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform Teil einer Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen. Eine solche Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen umfasst im Allgemeinen eine Kolonne und die Rohrleitung als Fallrohr. Die Rohrleitung mündet dabei am Kopf der Kolonne, sodass durch die Rohrleitung ein gasförmiges Kopfprodukt aus der Kolonne entnommen werden kann.

Die Kolonne ist dabei eine übliche Stoffaustauschkolonne, beispielsweise eine Absorptionskolonne oder eine Gaswäsche. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Kolonne eine Destillationskolonne ist.

Eine solche Stoffaustauschkolonne, die für den Stoffaustauschprozess eingesetzt wird weist üblicherweise Einbauten, beispielsweise in Form einer geordneten Packung, einer unstrukturierten Packung, beispielsweise in Form von Füllkörpern, oder Böden auf. Üblicherweise wird eine solche Kolonne in zwei Phasen betrieben. Am Kopf wird ein gasförmiges Produkt entnommen und am Sumpf der Kolonne ein flüssiges Produkt. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen, die die erfindungsgemäße Rohrleitung umfasst, zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure.

Zur Herstellung von Salpetersäure wird zunächst Ammoniak mit Sauerstoff zu Stickstoffmonoxid und Wasser oxidiert. Das Stickstoffmonoxid oxidiert mit Sauerstoff weiter zu Stickstoffdioxid. Das Stickstoffdioxid wird als eine Komponente einer Absorptionskolonne zugeführt. Hierbei erfolgt die Zufuhr des Stickstoffdioxids üblicherweise im Be- reich des Sumpfes der Kolonne. Am Kopf der Kolonne wird Wasser aufgegeben. Das Stickstoffdioxid und das Wasser laufen im Gegenstrom durch die Kolonne, wobei durch geeignete Einbauten eine intensive Vermischung von Stickstoffdioxid und Wasser erzielt wird. Durch die intensive Vermischung wird Stickstoffdioxid im Wasser absorbiert und bildet Salpetersäure und Stickstoffmonoxid. Die Salpetersäure wird am Sumpf der Kolonne entnommen. Am Kopf der Kolonne fällt ein gasförmiges Stickstoffmonoxid und gasförmige Salpetersäure enthaltendes Gemisch an. Dieses wird über die erfindungsgemäße Rohrleitung am Kopf der Kolonne entnommen. In der Rohrleitung reagiert Stickstoffdioxid mit im Gasstrom enthaltenem Wasser zu Salpetersäure, die an den Rohrwandungen auskondensiert. Das Auskondensieren der Salpetersäure in der Rohr- leitung ist unerwünscht, da die Salpetersäure stark korrosiv wirkt. Insbesondere führt Anlagerung von Salpetersäure zum Beispiel in Rohrbögen zur Korrosion der Rohrleitung.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Rohrleitung mit dem darin aufgenommenen Ring wird an den Wandungen der Rohrleitung auskondensierende Salpetersäure aufgefangen und aus der Rohrleitung entfernt. Hierdurch wird vermieden, dass im Bereich von Rohrbögen bereits auskondensierte Salpetersäure wieder mit dem durch die Rohrleitung geführten Gas vermischt wird und zudem wird vermieden, dass sich große Flüssigkeitsmengen in Bereichen des Rohres, besonders in den Rohrbögen anlagern. Die sich im Raum zwischen Ring und Rohrleitung sammelnde Salpetersäure wird über den Ablauf abgezogen und einem Flüssigkeitsabscheider, in dem die gasförmig aus der Kolonne entnommene Salpetersäure auskondensiert wird, zugeführt.

Bei der Absorption wird Wasser aufgrund der freiwerdenden Absorptionswärme ver- dampft, sodass am Kopf der Kolonne ein Stoffstrom abgezogen wird, der dampfförmiges Wasser, Stickstoff, Sauerstoff und nicht innerhalb der Kolonne absorbiertes Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid enthält. Aufgrund des Gehalts an Wasser in der Rohrleitung reagiert das Stickstoffdioxid weiter mit dem Wasser zu Salpetersäure. Das Material, aus dem Ring und Rohrleitung gefertigt sind, ist abhängig von dem in der Rohrleitung transportierten kondensierbaren Gas oder kondensierbare Komponenten enthaltenden Gas. Das Material wird vorzugsweise so ausgewählt, dass dieses durch das Gas oder einzelne Komponenten des Gases nicht geschädigt wird. Wenn die er- findungsgemäße Rohrleitung in einem Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure eingesetzt wird, so eignet sich als Material insbesondere ein Stahl. Besonders geeignet als Material ist Stahl mit der Werkstoffnummer 1 .4541 .

Der Ablauf aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung kann in einem konstanten Durchmesser ausgeführt sein oder mit sich ändernden Durchmessern. Wenn sich der Durchmesser ändert, so ist es insbesondere möglich, zunächst einen Rohrabschnitt mit einem größeren Durchmesser vorzusehen, der über ein Reduzierstück auf einen geringeren Durchmesser reduziert wird. Um die Flüssigkeit aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung zu entnehmen ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Ablauf keine Steigung aufweist, das heißt horizontal oder mit einer nach unten gerichteten Neigung mit der Rohrleitung verbunden ist. Dies erlaubt einen schwerkraftgesteuerten Ablauf der auskondensierten Flüssigkeit aus dem Raum zwischen Ring und Rohrleitung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Stoffaustauschkolonne mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrleitung,

Figur 2 eine Schnittzeichnung eines Rohrleitungsabschnitts mit darin aufgenommenen Ring. In Figur 1 ist eine Stoffaustauschkolonne mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrleitung schematisch dargestellt.

Eine Stoffaustauschkolonne 1 umfasst zum Beispiel eine Zuführung 3 eines ersten Eduktes. Das erste Edukt kann dabei zum Beispiel wie in Figur 1 dargestellt im unteren Bereich der Kolonne, beispielsweise am Sumpf der Kolonne zugeführt werden. Wenn die Stoffaustauschkolonne 1 eine Absorptionskolonne ist oder ein Gaswäscher ist, ist das erste Produkt, das über die Zuführung 3 zugeführt wird, gasförmig. Hierbei kann das erste Edukt über die Zuführung 3 durch einen beliebigen Gasverteiler in die Stoffaustauschkolonne 1 eingebracht werden. Über eine zweite Zuführung 5 am Kopf der Kolonne wird ein zweites Edukt zugeführt. Das zweite Edukt ist bei einer als Absorptionskolonne oder Gaswäscher ausgebildeten Stoffaustauschkolonne 1 flüssig. Das gasförmige erste Edukt und das flüssige zweite Edukt werden in der Stoffaustauschkolonne 1 im Gegenstrom geführt. Hierbei wird durch geeignete Einbauten eine intensive Durchmischung von gasförmigem ersten Edukt und flüssigem zweiten Edukt erzielt. In einer Absorptionskolonne wird zumindest ein Teil des gasförmigen ersten Eduktes in dem flüssigen zweiten Edukt absorbiert. Hierbei kann eine chemische Reaktion erfolgen, bei der Komponenten des gasförmigen ersten Eduktes mit Komponenten des flüssigen zweiten Eduktes chemisch reagie- ren.

Wenn die Stoffaustauschkolonne 1 ein Gaswäscher ist, werden von dem flüssigen zweiten Edukt Bestandteile des gasförmigen ersten Eduktes aufgenommen. Hierbei kann ebenfalls eine chemische Reaktion erfolgen, es ist jedoch auch möglich, dass sich die von der Flüssigkeit aufgenommenen Bestandteile lediglich in der Flüssigkeit lösen.

Um eine intensive Durchmischung der über die zweite Zuführung 5 zugeführten Flüssigkeit und des über die erste Zuführung 3 zugeführten Gases zu erhalten, sind in der Stoffaustauschkolonne 1 Einbauten 7 enthalten. Die Einbauten können zum Beispiel in Form einer strukturierten Packung, einer ungeordneten Packung, beispielsweise in Form von Füllkörpern, oder als Böden ausgebildet sein. Wenn die Einbauten 7 Böden sind, so weisen diese üblicherweise einen Zulaufschacht und einen Ablaufschacht für die Flüssigkeit und Gasdurchtrittsöffnungen, durch die das Gas strömen kann, auf. Die Böden sind hierbei im Allgemeinen als Querstromböden ausgeführt, wobei die Flüssigkeit vom Zulauf zum Ablauf auf dem Boden fließt und das Gas durch die Gasdurchtrittsöffnungen durch die Flüssigkeit geleitet wird. Die Gasdurchtrittsöffnungen können dabei in Form von Sieblöchern, Ventilen, Glocken oder Tunneln ausgeführt sein. Wenn in der Stoffaustauschkolonne 1 ein Prozess durchgeführt wird, bei dem Wärme frei wird oder Wärme benötigt wird, ist es möglich, die Stoffaustauschkolonne 1 mit einer Temperiereinheit 9 zu versehen. Die Temperiereinheit 9 kann dabei zum Beispiel in Form eines Doppelmantels, der die Kolonne umschließt, ausgeführt sein. In diesem Fall wird der Doppelmantel von einem geeigneten Temperiermedium durchströmt. Al- ternativ ist es auch möglich, zum Beispiel im Inneren der Stoffaustauschkolonne 1 eine entsprechende Temperiereinheit, beispielsweise in Form von beheizten oder gefüllten Rohren oder Ähnlichem vorzusehen. Wenn als Einbauten 7 Böden vorgesehen sind, ist es zum Beispiel möglich, von einem Temperiermedium durchströmte Rohre auf den Böden anzuordnen. Um die Flüssigkeit aus der Kolonne zu entnehmen, befindet sich am Sumpf der Kolonne ein Flüssigkeitsablauf 1 1 . Am Kopf der Kolonne werden gasförmige Bestandteile, im Allgemeinen auch Brüden bezeichnet, über eine Rohrleitung 13 entnommen. Die Rohrleitung 13 kann dabei, wie in Figur 1 dargestellt, am Deckel der Kolonne angebracht sein. Alternativ ist es auch möglich, die Rohrleitung 13 seitlich am Kopf der Stoffaustauschkolonne anzubringen.

Erfindungsgemäß ist die Rohrleitung 13 als Fallrohr ausgebildet, das heißt, dass die Rohrleitung 13 einen im Wesentlichen vertikal verlaufenden Abschnitt 15 aufweist.

Üblicherweise wird die Rohrleitung 13 und damit auch der vertikal verlaufende Abschnitt 15 nicht geheizt oder gekühlt, so dass an der Wandung der Rohrleitung 13 ein Teil des in der Rohrleitung 13 geführten Gases oder Teile der Bestandteile des Gases auskondensieren können.

Die auskondensierenden Bestandteile können sich in Rohrleitungsbögen sammeln. Dies kann, insbesondere wenn es sich bei den Bestandteilen um korrosiv wirkende Bestandteile handelt, zu einer korrosiven Beschädigung des Rohres führen. Erfindungsgemäß weist die Rohrleitung 13 daher im vertikal verlaufenden Abschnitt 15, bevorzugt am Ende des vertikal verlaufenden Abschnittes 15 einen Ring 17 auf. Der Ring 17 ist so gestaltet, dass sich zwischen der Rohrleitung 13 und dem Ring 17 ein Raum bildet, in dem die an den Wandungen auskondensierte Flüssigkeit gesammelt wird. Über einen Ablauf 19 wird die Flüssigkeit aus dem zwischen Ring 17 und Rohrlei- tung 13 gebildeten Raum entnommen.

Wenn die Stoffaustauschkolonne 1 eine Absorptionskolonne ist, die zur Salpetersäureherstellung eingesetzt wird, wird über die erste Zuführung 3 als erstes Edukt gasförmiges Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid zugeführt. Der Anteil an Stickstoffdioxid liegt dabei bei mehr als 95 Vol.-%. Zusätzlich kann das gasförmige erste Edukt noch Spuren von Stickstoff und Sauerstoff enthalten.

Über die zweite Zuführung 5 wird Wasser zugegeben. In der Kolonne wird Stickstoffdioxid im Wasser absorbiert und bildet dabei Salpetersäure und Stickstoffmonoxid. Das Stickstoffmonoxid reagiert mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und bildet weiter Salpetersäure unter der weiteren Entstehung von Stickstoffmonoxid. Am Sumpf der Stoffaustauschkolonne 1 wird über den Flüssigkeitsablauf 1 1 Salpetersäure entnommen. Am Kopf der Stoffaustauschkolonne 1 fällt ein Gemisch aus Wasser, Stickstoff, Sauerstoff und Spuren von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid an. Das Stickstoffdioxid reagiert mit dem Wasser zu Salpetersäure. Diese kondensiert in der Rohrleitung 13 aus. Erfindungsgemäß wird die auskondensierende Salpetersäure in dem Raum zwischen Ring 17 und Rohrleitung 13 aufgefangen und über den Ablauf 19 aus der Rohrleitung entfernt. Hierdurch wird vermieden, dass sich ein Flüssigkeitsfilm aus Salpetersäure an der Rohrleitung anlagert und zur Korrosion führt. Zudem wird vermieden, dass flüssige Salpetersäure in nachfolgende Apparate eingebracht wird, was ebenfalls zu korrosiven Beschädigungen der Apparate führen kann.

Der Rohrleitungsabschnitt mit dem darin aufgenommenen Ring, um auskondensierende Flüssigkeit zu sammeln, ist in Figur 2 dargestellt. Der Ring 17 weist eine erste Stirnfläche 21 auf, mit der der Ring 17 an der Wandung der Rohrleitung 13 befestigt ist. Der Ring 17 ist dabei mit einer Schweißnaht 23 im vertikal verlaufenden Abschnitt 15 der Rohrleitung 13 befestigt. Durch die Verbindung mit der Schweißnaht 23 wird eine flüssigkeitsdichte Verbindung erzielt. Von der ersten Stirnfläche 21 , mit der der Ring 17 an der Rohrleitung 13 befestigt ist nimmt der Durchmesser zu einer zweiten Stirnfläche 25 hin ab. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Ring 17 dabei konisch ausgeführt. Durch die konische Gestaltung des Ringes 17 bildet sich ein Raum 27 zwischen dem Ring 17 und der Wandung der Rohrleitung 13 aus. Neben der hier dargestellten konischen Gestaltung kann der Ring 17 auch jede beliebige andere Gestaltung aufweisen, bei der der Durchmesser der ersten Stirnfläche 21 größer ist als der Durchmesser der zweiten Stirnfläche 25, wobei der Durchmesser der ersten Stirnfläche 21 immer so zu wählen ist, dass eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit der Rohrleitung erzeugt werden kann.

Neben einer Schweißverbindung durch die Schweißnaht 23 kann der Ring 17 auch mit der Rohrleitung 13 verschraubt oder verklebt werden oder auf andere Weise in der Rohrleitung 13 befestigt werden. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung, beispielsweise beim Verschrauben ist jedoch eine zusätzliche Abdichtung notwendig, damit keine Flüssigkeit aus dem Raum 27 entlang der Innenwandung der Rohrleitung 13 ablaufen kann. Bei einer Klebverbindung ist ein Klebstoff zu verwenden, der nicht durch Sub- stanzen, die in der Rohrleitung geführt werden, geschädigt wird. Auch bei einer Dichtung ist ein Dichtungsmaterial vorzusehen, das gegenüber den in der Rohrleitung geführten Komponenten inert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ring 17, wie in Figur 2 dargestellt, eine Neigung gegenüber der Horizontalen auf. Die Neigung weist dabei vorzugsweise ein Gefälle im Bereich von 5 bis 20%, insbesondere im Bereich von 7 bis 15%, besonders bevorzugt im Bereich von 9 bis 12% auf.

Durch die Neigung wird die sich im Raum 27 zwischen Ring 17 und Rohrleitung 13 sammelnde Flüssigkeit zum tiefsten Punkt geleitet. Am tiefsten Punkt befindet sich der Ablauf 19. Über den Ablauf 19 wird die Flüssigkeit dann aus dem Raum 27 abgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das in der Rohrleitung 13 geführte Gas in einen Flüssigkeitsabscheider geleitet. Im Flüssigkeitsabscheider werden auskonden- sierbare Bestandteile aus dem Gas auskondensiert und gesammelt. Es erfolgt hierbei eine Trennung in eine gasförmige und eine flüssige Phase. Um keine Wertstoffe zu verlieren wird besonders bevorzugt auch die bereits in der Rohrleitung auskondensierte Flüssigkeit, die über den Ablauf 19 abgezogen wird in den Flüssigkeitsabscheider eingeleitet. Damit durch den Ablauf 19 kein Gas aus dem Flüssigkeitsabscheider in die Rohrleitung strömen kann, ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Ablauf 19 in Form eines Tauchrohres in der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabscheider mündet. Durch das Eintauchen des Tauchrohres in die Flüssigkeit wird eine gasdichte Abdichtung erzielt, so dass kein Gas aus dem Flüssigkeitsabscheider in den Ablauf 19 gelangen kann.

Bezugszeichenliste

I Stoffaustauschkolonne

3 Zuführung erstes Edukt 5 Zweite Zuführung

7 Einbauten

9 Temperiereinheit

I I Flüssigkeitsablauf

13 Rohrleitung

15 vertikal verlaufender Abschnitt 17 Ring

19 Ablauf

21 erste Stirnfläche

23 Schweißnaht

25 zweite Stirnfläche

27 Raum