CH438238A - Ofen mit Aussenkühlung zur Gewinnung von Chlorwasserstoffgas aus Chlor und Wasserstoff - Google Patents

Description

  Ofen mit Aussenkühlung zur Gewinnung von Chlorwasserstoffgas aus Chlor und Wasserstoff    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen mit  Aussenkühlung zur Gewinnung von Chlorwasserstoffgas  aus Chlor und Wasserstoff. Bei der Verbrennung von  Chlor- und Wasserstoffgas zu Chlorwasserstoffgas wer  den erhebliche Mengen an Reaktionswärme frei. Die  für derartige Prozesse üblicherweise verwendeten Reak  tionsöfen werden, um eine Überhitzung der     Brennkam-          merwand    zu vermeiden, in der Regel von aussen mit  Wasser gekühlt, weil ein Teil der freiwerdenden Reak  tionswärme durch Abstrahlung und Konvektion an die  Brennkammerwand abgegeben wird. Der andere Teil  der Reaktionswärme wird vom Chlorwasserstoffgas auf  genommen, so dass dessen Temperatur beim Verlassen  des Ofens noch immer sehr hoch ist.

   Sie ist in der Regel  so hoch, dass das Chlorwasserstoffgas, bevor es seiner  Verwendungsstelle, z. B. einem Chlorwasserstoff-Ab  sorptionsapparat, einem Chlorierungsapparat oder Lager  tanks zugeführt wird, in Wärmeaustauschern oder was  sergekühlten Leitungen abgekühlt werden muss.  



  Es sind auch Verbrennungsöfen bekannt, die zur  Abkühlung der Gase innerhalb der Brennkammer Kühl  elemente aufweisen, z. B. in Form von fingerartigen  Rohren oder anderen Wärmeaustauschern. Eine andere  Möglichkeit, die Temperatur des erhaltenen Chlorwas  serstoffgases herabzusetzen, besteht in der Anwendung  einer zusätzlichen Filmkühlung, womit gleichzeitig eine  Absorption der! Säure verbunden sein kann.  



  Die bei der Verbrennung von Chlor und     Wasserstoff     entstehende Wärme tritt in einem überwiegenden Anteil  als Gas- und Flammenstrahlung auf. Bei     Verwendung     eines Wärmeaustauschers der bekannten Art, bei dem  vorwiegend die konvektiv übertragene Wärme abgeleitet  wird, ist daher eine Abkühlung nur bis zu einem be  stimmten Masse erreichbar. Eine weitgehende Abküh  lung wird nur dann erhalten, wenn man zusätzliche Ap  paraturen, die den Prozess aber sehr     verteuern,    einbaut.  Es bleibt daher nach wie vor die Aufgabe, auf einfache  Weise das erhaltene Chlorwasserstoffgas hoher Tempe-    ratur so weit abzukühlen, dass es für die Weiterverar  beitung geeignet ist.  



       Die    Erfindung geht von der Überlegung aus, dass  für die Verarbeitung von Salzsäure sich in der chemi  schen Industrie Apparate aus imprägniertem Graphit  besonders bewährt haben. Die für die Verdichtung des  Graphits verwendeten Imprägnierungsmittel verlangen  jedoch Arbeitstemperaturen, die nicht über etwa 160 C  liegen. Auf dieser Grundlage ergibt sich die     Forderung,     das Chlorwasserstoffgas vor seiner Verwendung in sol  chen Apparaturen auf     mindestens    160 C abzukühlen.       Dies    lässt sich dadurch erreichen, dass unter Verwen  dung eines Ofens mit     Aussenkühlung    zur Gewinnung  von Chlorwasserstoffgas erfindungsgemäss die Innen  fläche der Brennkammerwandung über das sich aus ihrer  Grundform (z.

   B. einer zylindrischen, kubischen, kugel  förmigen oder ähnlichen     Form)    ergebende Mass im Sinne  einer Erhöhung der Wärmeabsorptionsfähigkeit     ver-          grössert    ist. Diese Lösung gestattet eine sehr weitgehende  Kühlung mit hohem     Nutzeffekt,    ohne dass zusätzliche  Einrichtungen in- oder ausserhalb der Brennkammer not  wendig wären oder dass die Apparatur vergrössert wer  den müsste.  



  Der durch Strahlung abgegebene Wärmeanteil wird  bei dem     erfindungsgemässen    Ofen mit hohem Nutzeffekt  dem Kühlkreislauf zugeführt. Dies kann dadurch erreicht  werden, dass die     Brennkammerwand    zur Erhöhung der       Wärmeabsorptionsfähigkeit    innen, vorzugsweise in der  Strahlungszone, mit Rippen versehen ist, die vorzugs  weise aus dem gleichen Material wie die     Brennkammer-          wandung    bestehen. Die Rippen werden insbesondere so  ausgebildet, dass sie sich relativ zur Strahlungsrichtung  gegenseitig nicht abdecken, d. h. also, dass ihre gesamte       Oberfläche    angestrahlt wird.

   Es ist vorteilhaft, die Rip  pen etwa parallel zur Ofenlängsachse anzuordnen oder  - bei einem zylindrischen Ofen in den die Wasserstoff  und die Chlorkomponente vom Boden her eintreten -,  die Rippen etwa senkrecht zur Richtung der Ofenachse,      vorzugsweise in Form einer Schraubenlinie, anzuordnen.       Die    Rippenform selbst kann von beliebigem     Querschnitt     sein, vorzugsweise wird sie dreieckig oder trapezförmig  gewählt. Bei solchen Rippenformen ist eine besonders  gute Ausleuchtung sichergestellt.

   Aber auch Querrippen in  Form von Schraubenlinien bieten insofern     Vorteile,    als  sie für eine gute Durchwirbelung der Verbrennungsgase  (des Chlorwasserstoffgases) in der Randzone der     Brenn-          kammerwand    sorgen. Besonders die konvektive Wärme  übertragung aus dem Gas in die wassergekühlten Mantel  flächen der Brennkammer wird dadurch gefördert.     Aus-          serdem    ist es technisch sehr einfach, solche Rippen her  zustellen. An die Stelle des glatten Ausdrehens der     Brenn-          kammerwand    tritt lediglich ein Ausdrehen mit entspre  chender Profilgebung durch einen gewöhnlichen Form  stahl.

   Ein zusätzlicher Arbeitsgang ist nicht     erforderlich.     



  Um den besten Wirkungsgrad des erfindungsgemäs  sen Ofens zu erreichen, besteht die Brennkammerwand  aus einem Stoff, dessen Wärmeabsorptionskoeffizient  über das ganze Strahlungsspektrum nahezu gleich der  Zahl 1 ist. Diese Forderung wird weitgehend erfüllt, wenn  die Brennkammerwand aus Graphit, vorzugsweise aus  gasdichtem Graphit, besteht. Dabei sind noch weitere  Vorteile mit eingeschlossen. Dieser Werkstoff wird näm  lich von dem entstehenden Salzsäuregas chemisch nicht  angegriffen, er weist ausserdem eine sehr hohe     Tempe-          raturspannungsbeständigkeit    auf.  



  Weitere Kühleinrichtungen, wie sie sonst notwendig  sind, können hier wegfallen. Der Ofen arbeitet mit einem  sehr grossen     Nutzeffekt,    ohne dass er mehr Raum als  der bisher übliche Ofen beansprucht. Er ist auch wirt  schaftlicher und benötigt weniger Wartung.  



  Weitere Einzelheiten der     Erfindung    ergeben sich aus  der folgenden Beschreibung des mehr oder weniger sche  matisch dargestellten Ausführungsbeispiels; es zeigt  Fig. 1 im Längsschnitt das Ausführungsbeispiel eines  Ofens mit gerippter Innenwandung der Brennkammer;  Fig. 2 den mit A bezeichneten Ausschnitt aus Fig. 1,  und zwar in vergrössertem Massstab;  Fig. 3 in einem grösseren Massstab einen Querschnitt  durch einen Teil der Brennkammer in einer abgewandel  ten Ausführungsform.  



  Bei dem Ofen nach Fig. 1 und 2 ist die     Brennkam-          merwand    1 unter Belassung eines zylindrischen Zwi  schenraums 3 - zur     Hindurchleitung    von Kühlwasser  oder eines flüssigen     _    oder gasförmigen sonstigen Kühl  mittels - von einem Stahlmantel 2 umgeben. Das Kühl  wasser tritt durch den Stutzen 4 in der Nähe des Ofen  bodens in den Zwischenraum 3 ein und verlässt ihn an  seinem oberen Ende durch den Stutzen 5. In den Boden  der Brennkammerwand 1 ist ein Brenner 6 eingesetzt.  Er besteht aus zwei zueinander zylindrisch angeordneten  Leitungen 7 und B. Die Leitung 8 ist unten abgeschlos  sen. Sie hat einen seitlichen Stutzen 8a zur Einführung  des Wasserstoffgases.  



  Durch den Boden des Teils 8 ist das Rohr dicht       hindurchgeführt;    es dient zur Zuleitung des Chlorgases.  Die Gase verbrennen in der Verbrennungskammer 9 zu  Chlorwasserstoff und erzeugen dabei eine hohe Reak  tionswärme. Diese Reaktionswärme tritt teils als Flam  menstrahlung auf oder wird von dem Chlorwasserstoff  gas aufgenommen. Um einen möglichst grossen Anteil  dieser Reaktionswärme an die Brennkammerwand über  zuführen und dadurch die Temperatur des Chlorwasser  stoffgases zu     erniedrigen,    ist die     Innenfläche    der     Brenn-          kammerwand    mit Rippen versehen. In Fig. 2 ist ein  vergrösserter Schnitt durch die Brennkammerwand dar-    gestellt.

   Daraus lässt sich entnehmen, dass die     Brenn-          kammerwand    1 innen quer zur     Längsachse    verlaufende  Rippen 10 aufweist, deren Tiefe (bzw. Höhe) bei Öfen  von etwa 200 bis 1000 mm     lichtem    Querschnitt vorzugs  weise etwa 10 mm beträgt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist,  ist für die Rippenflanken ein Neigungswinkel von     etwa     60  gewählt, um eine möglichst gute Ausleuchtung der  gesamten Oberfläche der Brennkammerwand 1 zu errei  chen und damit ein Sich-Abdecken der Rippen zu ver  meiden.  



  Bei der Abwandlung nach Fig. 3 verlaufen die   hier mit 11 bezeichneten - Rippen der     Brennkammer-          wand    1 in Richtung der Ofenachse.     Im    übrigen kann  diese Ausführung mit der nach Fig. 1 und 2 überein  stimmen.  



  Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 und ebenso  bei der nach Fig. 3 besteht die Brennkammerwand 1  vorzugsweise aus gasdichtem, z. B.     imprägniertem    Gra  phit. Alsdann ist die Absorptionsfähigkeit der     Brenn-          kammerwand    für die Flammenstrahlung besonders gut,  so dass ein grosser Anteil der Reaktionswärme von der  Brennkammerwand aufgenommen werden kann. Eine  Überhitzung der Brennkammerwand 1 wird durch Küh  lung ihrer Aussenwand vermieden. Bei dem dargestell  ten Ausführungsbeispiel wird hierzu, wie schon erwähnt,  Kühlwasser durch den Zwischenraum 3 hindurchgeleitet,  stattdessen kann unter Fortlassung des Stahlmantels 1  die Brennkammerwand 1 mit Kühlwasser berieselt wer  den.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Ofen mit Aussenkühlung zur Gewinnung von Chlor wasserstoffgas aus Chlor und Wasserstoff, dadurch ge kennzeichnet, dass die Innenfläche der Brennkammer- wand über das sich aus ihrer Grundform ergebende Mass im Sinne einer Erhöhung der Wärmeabsorptionsfähig keit vergrössert ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Brennkammer zur Erhöhung der Wärme- absorptionsfähigkeit innen in der Strahlungszone mit Rippen versehen ist, die vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Brennkammer bestehen. 2. Ofen nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass bei einem zylindrischen Ofen, in den die Wasserstoffgas- und die Chlorgaskomponente vom Bo den her eintreten, die Rippen etwa senkrecht zur Rich tung der Ofenachse, vorzugsweise in Form einer Schrau benlinie, angeordnet sind. 3.

   Ofen nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rippen etwa parallel zur Richtung der Ofenachse angeordnet sind. 4. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Brennkammerwand aus einem Stoff be steht, dessen Wärmeabsorptionskoeffizient über das gan ze Strahlungsspektrum nahezu gleich der Zahl 1 ist. 5. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Brennkammerwand aus gasdichtem, imprä gniertem Graphit besteht.