Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
WOUND HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/167458
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat exchanger (1), comprising: a pre-distributor (100) for receiving a liquid phase (F) to be distributed onto a tube bundle (2) of the heat exchanger (1), a core tube (3), which extends along a longitudinal axis (Z) and on which a plurality of tubes (20) is wound, which form the tube bundle (2), a main distributor (200), which has a plurality of distributor arms (201) protruding from the core tube (3) for distributing said liquid phase (F) onto the tube bundle (2), wherein the distributor arms (201) are fluidically connected to the pre-distributor (100) by means of a flow path (30) extending in the core tube (3) such that the liquid phase (F) can be fed from the pre-distributor (100) into the distributor arms (201) of the main distributor (200) via the flow path (30). According to the invention, one, a plurality, or all of the distributor arms (201) are fluidically connected to the pre-distributor (100) by means of at least one respective down-tube (10), which extends along the longitudinal axis and outside of the core tube (3), such that the liquid phase (F) to be distributed can be fed from the pre-distributor (100) into the distributor arm (201) in question also via the associated down-tube (10).

Inventors:
STEINBAUER, Manfred (Ledergasse 20, Raisting, 82399, DE)
KERBER, Christiane (Hochfeld 14, Pöcking, 82343, DE)
SPREEMANN, Jürgen (Prinzregentenstraße 57, Rosenheim, 83022, DE)
BLUM, Ingomar (Ganghoferstrasse 2, Tacherting, 83342, DE)
BRAUN, Konrad (Sylvensteinstr. 7B, Lenggries, 83661, DE)
STADLER, Martin (Halla 1, Kirchweidach, 84558, DE)
Application Number:
EP2017/025070
Publication Date:
October 05, 2017
Filing Date:
March 29, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT (Klosterhofstr. 1, München, 80331, DE)
International Classes:
F28F25/02; F25B39/02; F28D3/00; F28D7/02
Foreign References:
US20150369548A12015-12-24
EP2818821A12014-12-31
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
MEILINGER, Claudia (Technology & Innovation CorporateIntellectual Propert, Dr.-Carl-von-Linde-Str. 6-14 Pullach, 82049, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

Wärmeübertrager (1 ), mit:

- einem Vorverteiler (100) zur Aufnahme einer auf ein Rohrbündel (2) des

Wärmeübertragers (1 ) zu verteilenden flüssigen Phase (F),

- einem entlang einer Längsachse (Z) erstreckten Kernrohr (3), auf das eine

Mehrzahl an Rohren (20) gewickelt ist, die das Rohrbündel (2) bilden,

- einem Hauptverteiler (200), der eine Mehrzahl an vom Kernrohr (3) abragenden Verteilerarmen (201 ) zum Verteilen der flüssigen Phase (F) auf das Rohrbündel (2) aufweist, wobei die Verteilerarme (201 ) über einen im Kernrohr (3) verlaufenden Strömungspfad (30) mit dem Vorverteiler (100) in

Strömungsverbindung stehen, so dass die flüssige Phase (F) aus dem

Vorverteiler (100) über den Strömungspfad (30) in die Verteilerarme (201 ) des Hauptverteilers (200) einspeisbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerarm (201 ) über zumindest ein entlang der Längsachse erstrecktes Fallrohr (10), das außerhalb des Kernrohres (3) verläuft, mit dem Vorverteiler (100) in Strömungsverbindung steht, so dass die zu verteilende flüssige Phase (F) auch über das mindestens eine Fallrohr (10) vom Vorverteiler (100) in den mindestens einen Verteilerarm (201 ) einspeisbar ist.

Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Wärmeübertrager (1 ) einen entlang der Längsachse (Z) erstreckten Mantel (4) aufweist, der koaxial zum Kernrohr (3) verläuft, wobei der Mantel (4) einen

Mantelraum (5) umgibt, in dem der Vorverteiler (100), der Hauptverteiler (200), das Rohrbündel (2), das Kernrohr (3) sowie das mindestens eine Fallrohr (10) angeordnet sind.

Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fallrohr (10) in einer senkrecht auf der Längsachse (Z) stehenden radialen Richtung (R) weiter außen angeordnet ist als das Kernrohr (3).

4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fallrohr (10) von oben her in ein Dach (203) des zugeordneten Verteilerarmes (201 ) einmündet.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 4 soweit

rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der jeweilige Verteilerarm (201 ) vom Kernrohr (3) ausgehend in einer jeweils senkrecht auf der Längsachse (Z) stehenden radialen Richtung (R) nach außen hin zu einer

Innenseite (4a) des Mantels (4) erstreckt.

6. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass zwischen je zwei benachbarten Verteilerarmen (201 ) eine Lücke (6) zum Durchführen von Rohren (20) des Rohrbündels (20) vorgesehen ist.

7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der jeweilige Verteilerarm (201 ) einen senkrecht zur Längsachse (Z) verlaufenden Boden (202) mit einer Mehrzahl an

Auslassöffnungen (207) aufweist, über die die flüssige Phase (F) auf das unter dem jeweiligen Verteilerarm (201 ) angeordnete Rohrbündel (2) aufgebbar ist.

8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verteilerarm (201 ), mehrere Verteilerarme (201 ) oder alle Verteilarme (201 ) über jeweils eine Mehrzahl an entlang der Längsachse (Z) erstreckten Fallrohren (10) mit dem Vorverteiler (100) in Strömungsverbindung stehen.

9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1 ) eine Zuleitung (104) für ein Zweiphasengemisch (S) aufweist, das die flüssige Phase (F) umfasst, wobei die Zuleitung (104) eine Auslassöffnung (105) aufweist, die entlang der Längsachse

(Z) oberhalb einer Prallplatte (103) des Vorverteilers (100) angeordnet ist.

10. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Vorverteiler (100) einen senkrecht zur Längsachse (Z) verlaufenden Boden (101 ) aufweist, wobei der Boden (101 ) eine zentrale Öffnung (106) aufweist, über die der Boden (101 ) in Strömungsverbindung mit dem vom Kernrohr (3) umgebenden Strömungspfad (30) steht.

1 1 . Wärmeübertrager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der

Vorverteiler (100) über je eine am Boden (101 ) vorgesehene Einlassöffnung (1 1 ) des jeweiligen Fallrohres (10) mit dem jeweiligen Fallrohr (10) in

Strömungsverbindung steht, wobei die Einlassöffnungen (1 1 ) um die zentrale Öffnung (106) herum angeordnet sind. 12. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Kernrohr (3) dazu konfiguriert ist, die Last der Rohre (20) des Rohrbündels (2) aufzunehmen.

13. Verfahren zum Verteilen einer flüssigen Phase (F) auf ein Rohrbündel (2) eines gewickelten Wärmeübertragers (1 ), insbesondere unter Verwendung eines

Wärmeübertragers (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zweiphasengemisch (S') aufweisend eine flüssige Phase (F) sowie eine gasförmige Phase (G) in einen Vorverteiler (100) des Wärmeübertragers (1 ) gegeben wird, so dass das Zweiphasengemisch (S') beruhigt wird und zumindest ein Teil der gasförmigen Phase (G) aus dem Zweiphasengemisch (S') ausgasen kann, wobei die flüssige Phase (F) über einen in einem Kernrohr (3) des

Wärmeübertragers (1 ) verlaufenden Strömungspfad (30) in eine Mehrzahl an Verteilerarmen (201 ) eines Hauptverteilers (200) des Wärmeübertragers (1 ) geleitet wird und von dort auf ein Rohrbündel (2) des Wärmeübertragers (1 ) gegeben wird, das eine Mehrzahl von auf das Kernrohr (3) gewickelten Rohren

(20) aufweist, und wobei die flüssige Phase (F) aus dem Vorverteiler (100) zusätzlich über zumindest ein entlang einer Längsachse (z) erstrecktes Fallrohr (10) in einen Verteilerarm (201 ) des Hauptverteilers (200) geleitet wird, wobei das mindestens eine Fallrohr (10) außerhalb des Kernrohres (3) verläuft.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverteiler (100) mit einem Verteilerarm (201 ), mehreren Verteilerarmen (201 ) oder allen Verteilerarmen (201 ) jeweils über eine Mehrzahl an Fallrohren (10) in

Strömungsverbindung steht, wobei die flüssige Phase (F) aus dem Vorverteiler (100) zusätzlich über die jeweilige Mehrzahl an Fallrohren (10) in den jeweiligen

Verteilerarm (201 ) geleitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fallrohr (10) oder die Fallrohre (10) in einer senkrecht zum Kernrohr (3) verlaufenden radialen Richtung (R) weiter außen angeordnet sind als das Kernrohr (3).

Description:
Beschreibung

Gewickelter Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß Anspruch 1 .

Ein derartiger Wärmeübertrager dient zum indirekten Wärmetausch zwischen zumindest einem ersten Medium, das in einem Rohrbündel des Wärmetauschers geführt wird und einem zweiten Medium, das in einem das Rohrbündel umgebenden Mantelraum geführt wird, der durch einen drucktragenden Mantel des

Wärmeübertragers begrenzt wird.

Bei solchen Wärmeübertragern, z.B. in LNG-Anlagen, wird in der Regel das zweiphasig eintretende Kältemittel in einem Vorverteiler des Wärmeübertragers mittels Schwerkraftabscheidung in eine gasförmige Phase und eine flüssige Phase getrennt und sodann die flüssige Phase in einen Hauptverteiler geführt und von diesem (als zweites Medium) auf des Rohrbündel aufgegeben.

Hierbei wird z.B. die flüssige Phase aus dem Vorverteiler über ein zentrales Kernrohr des Wärmeübertragers in den Hauptverteiler geleitet.

Beim Herabstürzen der flüssigen Phase vom Vorverteiler in das zentrale Kernrohr wird jedoch Gas mitgerissen, wobei es aus konstruktiven Gründen oftmals nicht möglich ist, den Durchmesser des Kernrohrs so groß zu dimensionieren, dass das rückströmende Gas an der neu einströmenden flüssigen Phase vorbei nach oben entweichen kann.

Die solchermaßen am Ausströmen gehinderte gasförmige Phase behindert ihrerseits wiederum die neu einströmende flüssige Phase, wodurch eine Zweiphasenströmung entsteht, die eine ordnungsgemäße Einströmung der flüssigen Phase in die

Verteilarme des Hauptverteilers behindert und somit in den Verteilerarmen die gleichmäßige Verteilung der flüssigen Phase auf das Rohrbündel stört. Diese Effekte vermindern signifikant die Leistung des Wärmeübertragers. Insbesondere bei bestehenden Anlagen, für welche eine Kapazitätserhöhung durchgeführt werden soll, stellt dies ein ernsthaftes Problem dar, da hier regelmäßig keine nachträgliche Vergrößerung des Kernrohrdurchmessers möglich ist. Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager sowie ein entsprechendes Verfahren zum Verteilen einer flüssigen Phase bereitzustellen, der bzw. das die eingangs genannten Probleme mindert. Diese Aufgabe wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 1 ist ein Wärmeübertrager vorgesehen, mit:

- einem Vorverteiler zur Aufnahme einer auf ein Rohrbündel des Wärmeübertragers zu verteilenden flüssigen Phase,

- einem entlang einer Längsachse erstreckten Kernrohr, auf das eine Mehrzahl an Rohren gewickelt ist, die das Rohrbündel bilden,

- einem Hauptverteiler, der eine Mehrzahl an vom Kernrohr abragenden

Verteilerarmen zum Verteilen jener Flüssigkeit auf das Rohrbündel aufweist, wobei die Verteilerarme über einen im Kernrohr verlaufenden Strömungspfad mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung stehen, so dass die flüssige Phase aus dem Vorverteiler über den Strömungspfad in Verteilerarme des Hauptverteilers einspeisbar ist,

- wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zumindest einer der Verteilerarme über zumindest ein entlang der Längsachse erstrecktes Fallrohr, das außerhalb des Kernrohres verläuft, mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung steht, so dass die zu verteilende flüssige Phase auch über das besagte mindestens eine Fallrohr vom Vorverteiler in den mindestens einen Verteilerarm einspeisbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform kann weiterhin vorgesehen sein, dass mehrere oder alle Verteilerarme jeweils über zumindest ein entlang der Längsachse erstrecktes Fallrohr mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung stehen, so dass die zu verteilende flüssige Phase auch über das jeweilige Fallrohr vom Vorverteiler in den jeweiligen Verteilerarm einspeisbar ist.

Durch den Einbau von zusätzlichen Fallrohren, die auch als Downcomer bezeichnet werden, kann mit Vorteil der freie Querschnitt zum Ablaufen der flüssigen Phase derart erhöht werden, dass ein Entgasen der flüssigen Phase möglich ist.

Weiterhin kann mittels der Erfindung eine Überversorgung der inneren Lagen des Rohrbündels beim Anfahren der Anlage vermieden werden, da sich durch die zusätzlichen Fallrohre die flüssige Phase radial weiter außen verteilen lässt. Hierdurch können typische thermo-hydraulischen Probleme beim Anfahren der Anlage vermieden werden, was die üblicherweise beim Anfahren abzufackelnde Gasmenge in LNG- Anlagen verringert. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager einen entlang der Längsachse erstreckten Mantel aufweist, der koaxial zum Kernrohr verläuft, wobei der Mantel einen

Mantelraum umgibt, in dem der Vorverteiler, der Hauptverteiler, das Rohrbündel sowie das Kernrohr und das mindestens eine Fallrohr angeordnet sind. Der Mantelraum dient des Weiteren zum Aufnehmen der auf das Rohrbündel zu verteilenden flüssigen Phase (zweites Medium).

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass das mindestens eine Fallrohr oder die Fallrohre in radialer Richtung des Mantels jeweils weiter außen als das Kernrohr im Mantelraum entlang der Längsachse verlaufen. Die Fallrohre sind also insbesondere um das Kernrohr herum angeordnet und verlaufen größtenteils oder abschnittsweise parallel zum Kernrohr bzw. parallel zur Längsachse des Mantels. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass das mindestens eine Fallrohr oder die Fallrohre jeweils von oben her in ein Dach des zugeordneten Verteilerarmes einmünden, wobei das jeweilige Dach den betreffenden Verteilerarm nach oben hin begrenzt. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass sich der jeweilige Verteilerarm vom Kernrohr ausgehend in radialer Richtung des Mantels nach außen hin zu einer dem

Hauptverteiler zugewandten Innenseite des Mantels erstreckt.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers vorgesehen, dass zwischen je zwei benachbarten Verteilerarmen eine Lücke vorhanden ist, durch die hindurch zum Beispiel Rohre des Rohrbündel entlang der Längsachse des Mantels nach oben geführt sind und dann oberhalb des Hauptverteilers bzw. oberhalb der Verteilerarme des Hauptverteilers in am Mantel vorgesehene Stutzen münden.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass der jeweilige Verteilerarm einen senkrecht zur Längsachse verlaufenden Boden mit einer Mehrzahl an Auslassöffnungen aufweist, über die die flüssige Phase auf das unter dem jeweiligen Verteilerarm angeordnete Rohrbündel aufgebbar ist.

Vorzugsweise weist der jeweilige Verteilerarm zwei in radialer Richtung des Mantels erstreckte laterale Wände auf, die jeweils vom Boden des jeweiligen Verteilerarms in Richtung der Längsachse des Mantels nach oben abgehen, wobei die lateralen Wände des jeweiligen Verteilerarms in radialer Richtung des Mantels zur Innenseite des Mantels hin auseinanderlaufen, so dass der jeweilige Verteilerarm im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse einen kreissektorförmigen oder tortenstückförmigen Querschnitt aufweist.

Weiterhin weist der jeweilige Verteilerarm bevorzugt eine die beiden lateralen Wände des jeweiligen Verteilerarms verbindende, stirnseitige Wand auf, die entlang der Längsachse vom Boden des jeweiligen Verteilerarms nach oben abgeht, wobei die stirnseitige Wand des jeweiligen Verteilerarmes der Innenseite des Mantels in radialer Richtung des Mantels gegenüberliegt.

An die besagten lateralen Seitenwände sowie an die stirnseitige Wand des jeweiligen Verteilerarms schließt sich nach oben hin bevorzugt das besagte Dach des jeweiligen Verteilerarms an. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dach des jeweiligen Verteilerarms in radialer Richtung des Mantels nach außen hin, d.h. zur Innenseite des Mantels hin, abfällt.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass ein Verteilerarm, mehrere Verteilerarme oder alle Verteilarme über jeweils eine Mehrzahl an entlang der Längsachse erstreckten Fallrohren mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung steht, so dass die zu verteilende flüssige Phase zusätzlich zum Strömungspfad im Kernrohr über die jeweiligen Fallrohre vom Vorverteiler in den jeweiligen Verteilerarm einspeisbar ist.

Insbesondere für den Fall, dass pro Verteilerarm mehrere Fallrohre verwendet werden, können diese hinsichtlich ihres Innendurchmessers so ausgestaltet werden, dass eine abgetauchte Betriebsweise der Fallrohre möglich wird. Hierbei steht der Pegel der flüssigen Phase im Vorverteiler oberhalb der im bzw. am Boden des Vorverteilers vorgesehen Einlassöffnungen der Fallrohre, so dass die flüssige Phase im

Wesentlichen ohne Gasmittriss in den Fallrohren nach unten zu den Verteilerarmen des Hauptverteilers leitbar ist.

Durch die Tatsache, dass die zusätzlichen Fallrohre radial gesehen weiter außen in die Hauptverteilerarme eintreten, ist eine Überversorgung der inneren Lagen des

Rohrbündels mit den damit einhergehenden Problemen beim Anfahren beseitigt.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers vorgesehen, dass der Vorverteiler einen senkrecht zur Längsachse verlaufenden Boden aufweist, wobei der Boden eine zentrale Öffnung aufweist, über die der Boden in Strömungsverbindung mit dem vom Kernrohr umgebenden

Strömungspfad steht. Die besagte zentrale Öffnung im Boden des Vorverteilers ist vorzugsweise unterhalb einer im Vorverteiler vorgesehenen Prallplatte angeordnet. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers vorgesehen, dass der Vorverteiler über je eine im oder am Boden vorgesehene Einlassöffnung des jeweiligen Fallrohres mit dem jeweiligen Fallrohr in Strömungsverbindung steht, wobei die Einlassöffnungen um die zentrale Öffnung herum angeordnet sind. Weiterhin können auf dem Boden des Vorverteilers ein oder mehrere Wehre vorgesehen sein bzw. vom Boden in Richtung der Längsachse nach oben abragen, wobei mittels der Wehre die flüssige Phase auf dem Boden definiert aufstaubar ist. Hierdurch können die einzelnen Fallrohre z.B. abhängig vom Pegel der flüssigen Phase im Vorverteiler mit der flüssigen Phase beschickt werden. Somit kann z.B. durch unterschiedliche Wehrhöhen bei seitlichen Fallrohren und zentralem Zulauf zum Kernrohr bzw. Strömungspfad die Versorgung des Hauptverteilers für das Anfahren des Wärmeübertragers gezielt optimal eingestellt werden. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers vorgesehen, dass der Wärmeübertrager eine mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung stehende Zuleitung aufweist, die eine Auslassöffnung aufweist, die entlang der Längsachse oberhalb der Prallplatte (z.B. in Form eines Prallblechs) des Vorverteilers angeordnet ist und dieser insbesondere zugewandt ist, so dass ein aus der Auslassöffnung der Zuleitung ausströmendes Zweiphasengemisch auf die Prallplatte trifft und von dieser auf den Boden des Vorverteilers abfließt.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers vorgesehen, dass das Kernrohr des Wärmeübertragers dazu konfiguriert ist, die Last der Rohre des Rohrbündels aufzunehmen. Diese sind hierzu vorzugsweise helikal in mehreren Lagen auf das Kernrohr gewickelt. Zwischen den einzelnen Rohrlagen sind bevorzugt Abstandsstege vorgesehen, die z.B. entlang der Längsachse verlaufen können. Zum Ein- und Auslassen von Medien können die Rohre zu Gruppen zusammengefasst sein, die in am Mantel vorgesehene Stutzen münden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verteilen einer flüssigen Phase auf ein Rohrbündel eines Wärmeübertragers gemäß Anspruch 13 offenbart. Danach wird ein Verfahren zum Verteilen einer flüssigen Phase auf ein Rohrbündel eines gewickelten Wärmeübertragers vorgeschlagen, das insbesondere einen erfindungsgemäßen bzw. hierin beschriebenen Wärmeübertrager verwendet, wobei ein Zweiphasengemisch aufweisend eine flüssige Phase sowie eine gasförmige Phase in einen Vorverteiler gegeben wird, so dass das zweiphasige Gemisch beruhigt wird und zumindest ein Teil der gasförmigen Phase aus dem zweiphasigen Gemisch ausgasen kann, wobei die flüssige Phase über einen in einem Kernrohr des Wärmeübertragers geführten Strömungspfad in eine Mehrzahl an Verteilerarmen eines Hauptverteilers des Wärmeübertragers geleitet wird und von dort auf ein Rohrbündel gegeben wird, das eine Mehrzahl von auf das Kernrohr gewickelten Rohren aufweist, und wobei die flüssige Phase aus dem Vorverteiler zusätzlich über zumindest ein entlang einer

Längsachse erstrecktes Fallrohr in einen Verteilerarm des Hauptverteilers geleitet wird, wobei das Fallrohr außerhalb des Kernrohres verläuft.

Gemäß einer Ausführungsform kann weiterhin vorgesehen sein, dass mehrere oder alle Verteilerarme jeweils über zumindest ein entlang der Längsachse erstrecktes

Fallrohr mit dem Vorverteiler in Strömungsverbindung stehen, wobei die zu verteilende flüssige Phase auch über das jeweilige Fallrohr vom Vorverteiler in den jeweiligen Verteilerarm eingespeist wird. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Vorverteiler mit einem Verteilerarm, mehreren Verteilerarmen oder allen Verteilerarmen des Hauptverteilers über jeweils eine Mehrzahl an Fallrohren in

Strömungsverbindung steht, wobei die flüssige Phase aus dem Vorverteiler zusätzlich über die jeweilige Mehrzahl an Fallrohren in den jeweiligen Verteilerarm geleitet wird.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fallrohre in radialer Richtung des Mantels weiter außen angeordnet sind als das zentrale Kernrohr. Die Fallrohre sind also um das Kernrohr herum gruppiert und erstrecken sich dabei entlang der

Längsachse des Mantels.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die flüssige Phase auf dem Boden definiert aufgestaut wird, so dass die einzelnen

Fallrohre z.B. abhängig vom Pegel der flüssigen Phase im Vorverteiler mit der flüssigen Phase beschickt werden. Somit kann die Versorgung des Hauptverteilers mit flüssiger Phase für das Anfahren des Wärmeübertragers gezielt optimal eingestellt werden (siehe auch oben).

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Fallrohre

(insbesondere wenn mehrere Fallrohre pro Verteilerarm verwendet werden) abgetaucht betrieben werden. D.h. die Einlassöffnungen zu den Fallrohren liegen unterhalb des Pegels der flüssigen Phase im Vorverteiler, so dass der Gasmittriss in den Hauptverteiler verringert wird.

Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung mit Vorteil eine Erhöhung des freien Querschnitts zum Ablaufen der flüssigen Phase, derart, dass ein Entgasen der Flüssigkeit möglich ist. Insbesondere ist auch eine abgetauchte Betriebsweise der Fallrohre möglich, mit dem zusätzlichen Vorteil, flüssige Phase ohne Gasmitriss nach unten zu leiten. Durch die Tatsache, dass die zusätzlichen Fallrohre radial gesehen außen in die

Hauptverteilerarme eintreten, ist eine Überversorgung der inneren Lagen mit den damit einhergehenden Problemen beim Anfahren beseitigt. Durch unterschiedliche

Wehrhöhen bei seitlichen Fallrohren und zentralem Zulauf kann die Versorgung des Hauptverteilers für das Anfahren gezielt optimal eingestellt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende

Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers; und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Böden der Verteilerarme des

Hauptverteilers des in der Figur 1 gezeigten Wärmeübertragers. Figur 1 zeigt im Zusammenhang mit der Figur 2 einen gewickelten Wärmeübertrager 1 , mit einem Rohrbündel 2, das zur Aufnahme eines ersten Mediums S dient, das in einen indirekten Wärmeaustausch mit einer in einem das Rohrbündel 2 umgebenden Mantelraum 5 gefahrenen flüssigen Phase F treten soll. Der Mantelraum 5 wird dabei von einem drucktragenden Mantel 4 begrenzt, der sich entlang einer Längs- bzw.

Zylinderachse Z erstreckt, die parallel zur Vertikalen ausgerichtet ist.

Das Rohrbündel 2 weist eine Mehrzahl an Rohren 20 auf, die jeweils helikal auf ein entlang der Längsachse Z längserstrecktes Kernrohr 3 gewickelt sind, das koaxial zum Mantel 4 im Mantelraum 5 angeordnet ist. Zum Verteilen der flüssigen Phase F auf das Rohrbündel 2 wird zunächst ein

Zweiphasengemisch S' über eine z.B. entlang der Längsachse Z verlaufende Zuleitung 104 von oben her in einen Vorverteiler 100 des Wärmeübertragers 1 geleitet. Der Vorverteiler 100 weist einen quer zur Längsachse Z verlaufenden Boden 101 sowie eine davon abgehende umlaufende laterale Wandung 102 auf. Die Zuleitung 104 weist weiterhin eine nach unten weisende Auslassöffnung 105 auf, die einer Prallplatte 103 gegenüberliegt, die oberhalb des Bodens 101 des Vorverteilers 100 im Vorverteiler 100 angeordnet ist. Das Zweiphasengemisch S' kann von der Prallplatte 103 auf den Boden 101 abfließen und wird dort gesammelt und beruhigt, wobei eine gasförmige Phase G aus dem Zweiphasengemisch S' ausgasen kann.

Der Boden 101 des Vorverteilers 100 weist weiterhin eine zentrale Öffnung 106 auf, über die die flüssige Phase F in das Kernrohr 3 strömen kann, das mit der Öffnung 106 in Strömungsverbindung steht. Die flüssige Phase F kann dabei in einem im Kernrohr 3 angeordneten Rohr geführt werden oder im Kernrohr 3 selbst. Mit anderen Worten ist also im Kernrohr 3 ein Strömungspfad 30 vorhanden, über den die flüssige Phase F aus dem Vorverteiler 100 in unterhalb des Bodens 101 des Vorverteilers 100 vorgesehene Verteilerarme 201 führbar ist, die jeweils in einer radialen Richtung R vom Kernrohr 3 abgehen und sich dabei hin zu einer Innenseite 4a des Mantels 4 erstrecken. Die Verteilerarme 201 bilden einen Hauptverteiler 200 des

Wärmeübertragers 1 , dessen Aufgabe es ist, die flüssige Phase F von oben auf das Rohrbündel 2 zu verteilen.

Hierzu weisen die Verteilerarme 201 gemäß Figur 2 jeweils einen quer zur Längsachse Z erstreckten Boden 202 auf, in dem eine Vielzahl an Auslassöffnungen 207 vorgesehen sind, durch die die flüssige Phase F von oben auf das Rohrbündel 2 herabströmen kann, das entlang der Längsachse Z unterhalb der Verteilerarme 201 angeordnet ist. Die Verteilerarme 201 weisen weiterhin jeweils zwei laterale, einander

gegenüberliegende Wände 204, 205 auf, die zur Innenseite 4a des Mantels 4 hin jeweils auseinanderlaufen und über eine stirnseitige Wand 206, die der Innenseite 4a des Mantels 4 jeweils gegenüberliegt, miteinander verbunden sind. Die Verteilerarme 201 weisen daher entsprechend jeweils insbesondere eine tortenstückartige Form auf. Die lateralen Wände 204, 205 sowie die stirnseitige Wand 206 des jeweiligen Verteilerarmes 201 gehen des Weiteren vom Boden 202 des jeweiligen Verteilerarmes 201 entlang der Längsachse Z nach oben ab und schließen jeweils an ein Dach 203 des jeweiligen Verteilerarmes 201 an, das vom Kernrohr 3 ausgehend zur Innenseite 4a des Mantels 4 hin abfällt, so dass die in die Verteilerarme 201 mitgenommene gasförmige Phase G entlang der Dächer 203 zum Kernrohr 3 hin aufsteigen kann.

Zwischen je zwei benachbarten Verteilerarmen 201 ist weiterhin vorzugsweise eine Lücke 6 vorhanden, durch die hindurch Rohre 20 des Rohrbündels 2 an den

Verteilerarmen 201 vorbei entlang der Längsachse Z nach oben geführt werden können.

Um den freien Querschnitt zum Ablaufen der flüssigen Phase F in den Hauptverteiler 200 bzw. zum ungehinderten Aufsteigen der gasförmigen Phase G aus dem

Hauptverteiler 200 nach oben zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bevorzugt jeder, aber zumindest einer oder mehrere der Verteilerarme 201 über zumindest ein entlang der Längsachse Z erstrecktes Fallrohr 10 mit dem Vorverteiler 100 in Strömungsverbindung stehen bzw. steht, so dass die zu verteilende flüssige Phase F auch über das jeweilige Fallrohr 10 vom Vorverteiler 100 in den jeweiligen Verteilerarm 201 gelangen kann.

Dabei ist vorgesehen, dass die Fallrohre 10 außerhalb des Kernrohres 3 verlaufen und einen Abstand zu diesem in radialer Richtung R aufweisen, d.h., weiter außen angeordnet sind als das Kernrohr 3. Wie in der Figur 1 mit durchgezogenen Linien gezeigt ist, kann jeder Verteilerarm 201 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung genau über ein Fallrohr 10 mit dem Vorverteiler 201 verbunden sein. Statt eines Fallrohres 10 können pro Verteilerarm 201 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch mehrere Fallrohre 10 vorhanden sein (in der Figur 1 mittels gestrichelter Linien gezeigt), die dann ggf. einen geringeren Innendurchmesser aufweisen, um den erforderlichen freien Querschnitt darzustellen.

Die Fallrohre 10 sind jeweils über eine am Boden 101 des Vorverteilers 100 vorgesehen Einlassöffnung 1 1 mit dem Vorverteiler 100 strömungsverbunden und münden bevorzugt jeweils von oben her über eine Auslassöffnung 12 in das Dach 203 des jeweils zugeordneten Verteilerarmes 201 ein. Die Fallrohre 10 verlaufen dabei bevorzugt jeweils parallel zum Kernrohr 3 zwischen dem Vorverteiler 100 und dem zugeordneten Verteilerarm 201 . Die Fallrohre 10 können jedoch auch ggf. eine Neigung gegenüber der Längsachse Z bzw. eine Abweichung von einem linearen bzw. parallelen Verlauf aufweisen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Einlassöffnungen 1 1 zu den Fallrohren 10 von Wehren 13 umgeben sind, über deren Höhe über dem Boden 101 sich der Zulauf der flüssigen Phase F zum Hauptverteiler 200 steuern lässt. Dies kann insbesondere beim Anfahren der Anlage von Vorteil sein (siehe oben).

Aufgrund der erfindungsgemäßen Fallrohre 10 kann die flüssige Phase F nunmehr auch über die Fallrohre 10 dem Hauptverteiler 200 zugeführt werden. Hierdurch wird für die aufsteigende gasförmige Phase G der freie Querschnitt erhöht, so dass diese die herabströmende flüssige Phase F mit Vorteil weniger behindert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass ein

herkömmlicher Wärmeübertrager auf einfache Weise mit den erfindungsgemäßen Fallrohren 10 bei Bedarf nachgerüstet werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Wärmeübertrager

2 Rohrbündel

3 Kernrohr

4 Mantel

4a Innenseite

5 Mantelraum

6 Lücken

10 Fallrohr

1 1 Einlassöffnung

12 Auslassöffnung

13 Wehr

20 Rohr

30 Strömungspfad durch Kernrohr

100 Vorverteiler

101 Boden

102 Seitenwand

104 Zuleitung

105 Auslassöffnung

106 Zentrale Öffnung

200 Hauptverteiler

201 Verteilerarm

202 Boden

203 Dach

204, 205 Laterale Wand

206 Stirnseitige Wand

207 Auslassöffnung

F Flüssige Phase

G Gasförmige Phase

S Erstes Medium

S' Zweites Medium bzw. Zweiphasengemisch

Z Längsachse