BORSIG Process Heat Exchanger GmbH
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Abhitzekessel für Salpetersäure-, Caprolactam- und Formaldehydanlagen

Abhitzekessel in Salpetersäure- und Caprolactamanlagen

Salpetersäure wird überwiegend durch katalytische Oxidation von Ammoniak zu Stickoxiden hergestellt. Der dabei verwendete Katalysator ist ein feingewebtes Platinnetz mit einem Rhodiumanteil von etwa 15%. Die Oxidation ist ein exothermer Prozess, bei dem das Gas bis etwa 900 °C aufgewärmt wird, der Druck des Gases bei der Reaktion beträgt etwa 5 bar (500 kPa). Die freigewordene Wärme wird zurückgewonnen, indem durch Abkühlung des Gases bis auf 300 °C Sattdampf erzeugt und überhitzt wird. Dabei sind Überhitzungstemperaturen bis zu 500 °C möglich. Die üblichen Dampfdrücke liegen bei 40 bis 80 bar (4.000 bis 8.000 kPa).

Der integrierte Abhitzekessel arbeitet im Zwangsumlauf, um eine möglichst kompakte Bauweise zu erreichen. Die Heizflächenelemente sind entweder ebengewickelte Spiralen oder mäanderförmige Schlangen in einem quadratischen Gaskanal. Üblich ist die Anordnung von Verdampfer, Überhitzer und Vorwärmer in einem Behälter. Bei größeren Anlagen jedoch ist teilweise die Speisewasservorwärmung außerhalb des Abhitzekessels. Eine weitere Konstruktion umfasst einen Überhitzer mit ebenen Spiralen mit nachgeschaltetem Rauchrohrverdampfer mit zwei Wegen.

Die Reaktionswärme aus der Ammoniakverbrennung wird nicht ausschließlich zur Dampferzeugung verwendet. Abhängig vom jeweiligen Prozess ist es zweckmäßig, stattdessen einen Teil der Wärme zur Gasvorwärmung zu verwenden. Der notwendige Wärmeübertrager kann entweder ein zusätzlicher Apparat sein oder in den Abhitzekessel eingebaut werden, der für die Dampferzeugung verwendet wird.

Die unterschiedlichen Konstruktionen wurden entwickelt und gebaut, um einen möglichst weiten Anwendungsbereich abzudecken. Entscheidungskriterien für die Auswahl der Bauform des Abhitzekessels sind der Gasdurchsatz in der Anlage, die Dampfparameter und die Einbindung der Verbrennungselemente in den gesamten Prozess. Ähnliche Apparatekonstruktionen kommen auch in Abhitzekesseln in Caprolactamanlagen zum Einsatz.

Abhitzekessel in Formaldehydanlagen

Formaldehyd wird unter anderem nach dem Silberkontaktverfahren hergestellt. Als Ausgangsstoff dient eine Mischung aus Methanol, Wasser und Luft. Bei der ablaufenden katalytischen Oxydehydrierung erwärmt sich das Reaktionsgas auf 600 bis 700°C.

Die Reaktoren zur Erzeugung von Formaldehyd haben einen integrierten Abhitzekessel, in dem die in den Reaktionsgasen enthaltene Wärme zurückgewonnen wird. Durch die Abkühlung der Gase auf bis zu 150°C wird Sattdampf erzeugt.

Der Abhitzekessel ist als Rauchrohrkessel konzipiert, der entstehende Sattdampf wird dem Gesamtprozess zur Verfügung gestellt. Die Ausgangsstoffe treten oben in den Reaktionsraum mit dem Katalysator ein und durchströmen nach der Reaktion das Rohrbündel zur Abkühlung. Die üblichen Druck- und Temperaturstufen des Dampfes liegen bei 20 bar (2.000 kPa) und 200°C.