Was ist ein Kettle Reboiler?
Ein Kesselaufkocher ist ein Wärmetauscher, der in einem chemischen Destillationsprozess verwendet wird. Dieser Schalenwärmetauscher hat eine große offene Kochfläche, ähnlich wie ein Wasserkocher auf einem Küchenherd. Typischerweise ist es das Gefäß am Boden einer Destillationskolonne. Das Gefäß empfängt Kondensat von dem darüber befindlichen Abscheideboden und gibt Dampf zurück, um der Säule Wärmeenergie zuzuführen. Die Konstruktion eines Kesselaufkochers ermöglicht einen kontinuierlichen Wärmeübergang.
Eine Destillationskolonne trennt Verbindungen anhand ihrer Siedepunkte beim Betriebsdruck der Kolonne. Die Kolonne besteht aus mehreren vertikal verteilten Trennstufen. Bei jeder Stufe befindet sich das Verhältnis einer Komponente in der flüssigen Phase und der gleichen Komponente in der gasförmigen Phase im Gleichgewicht und ist eine Funktion der Stufentemperatur und des Kolonnendrucks. Eine Bühne kann aus einer physischen Schale oder einer Stelle auf einem kontinuierlichen Medium bestehen, beispielsweise in einer Säule, die mit Glasperlen gefüllt ist.
In einem Gemisch aus mehreren Verbindungen können mehrere Seitenströme plus ein Kopfabzug aus der Kolonne entnommen werden. Jeder Strom wird in einer gewünschten Verbindung oder einer kleinen Mischung ähnlicher Verbindungen konzentriert. Wärme strömt in Form eines heißen Dampfes die Säule hinauf. Der Dampf kondensiert auf einem Tablett oder einer Bühne und gibt dabei Wärme an die Flüssigkeit ab. Einige Verbindungen absorbieren Wärme, kochen und übertragen Wärme nach oben.
Flüssigkeiten, die nicht kochen, laufen über die Stufe und fallen auf ein niedrigeres Niveau. Während sich dieser Gleichgewichtsprozess von Stufe zu Stufe einstellt, werden die Komponenten getrennt und abgezogen. Ein neuer Feed wird zu einem Zeitpunkt hinzugefügt, der auf dem Säulendesign basiert. Über den Kesselaufkocher am Boden wird der Kolonne kontinuierlich Wärme zugeführt.
Rohrbündelwärmetauscher arbeiten, indem sie zwei getrennte Fluidströme mit unterschiedlichen Temperaturen in engem Kontakt zueinander leiten. Die Röhrchen ähneln einer Ansammlung von Strohhalmen in einem eng anliegenden Zylinder. Die Rohre werden über Verteiler am Kopf und an der Rückseite des Bündels verbunden. Die kühlere Flüssigkeit kann sich entweder auf der Mantel- oder auf der Rohrseite befinden. Die Wärme wird durch die Rohrwände in Richtung der kühleren Flüssigkeit geleitet.
Ein Kesselaufkocher unterscheidet sich vom typischen Rohrbündelwärmetauscher dadurch, dass oberhalb des Rohrbündels ein großer Freiraum vorhanden ist. Die Prozessflüssigkeit befindet sich auf der Mantelseite und kocht dort die Destillationskolonne zur Trennung auf. Auf der Rohrseite befindet sich die heiße Flüssigkeit, die aus Dampf oder einer anderen Prozessflüssigkeit mit höherer Temperatur besteht. Die Kosten für einen Wasserkocheraufkocher liegen um 15% bis 25% höher als bei einem Rohrbündelwärmetauscher gleicher Größe, da das Gehäuse größer und die Anschlussgröße größer ist.