DE2323234C2

DE2323234C2 - Rohrofen

Info

Publication number: DE2323234C2
Application number: DE2323234A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. 8000 München Dorner
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2323234A1; NL7406248A; US4008128A; JPS5046604A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit einer beheizten Brennkammer, in der die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre in vertikaler Richtung in geringem Abstand zu den Wänden angeordnet sind bzw. durch das Zentrum der Brennkammer führen und der mit Brennern im Bodenbereich der Brennkammer ausgerüstet ist

Es ist bereits ein Rohrofen zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen bekannt, der aus einer von zwei schmalen Stirnwänden und zwei breiteren Seitenwänden gebildeten Brennkammer besteht, in der mehrere Rohre in einer zu den Stirnwänden parallelen Reihe in vertikaler Richtung angeordnet sind. In den Seitenwänden der Brennkammer sind Brenner zum Beheizen derselben angebracht. Die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe werden über ein Rohrzuleitungssystem, das zum Zwecke der Vorheizung der Kohlenwasserstoffe in einer oberhalb der Brennkammer angeordneten Konvektionszone liegt, zugeführt und die Spaltprodukte über eine, unter dem Boden der Brennkammer vorgesehenen Sammelleitung, in die die innerhalb der Brennkammer angeordnete Rohre einmünden, abgezogen.

In der AT-PS 2 31 044 wird ein Rohrofen beschrieben, bei dem ein Teil der Rohre, die schlangenförmig angeordnet sein können, an den Wänden oder im Zentrum der Brennkammer entlanggeführt wird, und die Brennkammer mit Bodenbrennern ausgerüstet ist.

Die Spaltung von Kohlenwasserstoffen wird heute bei sehr hohen Temperaturen und kurzen Verweilzeiten durchgeführt. Eine weitere Verringerung der Verweilzeit kann mit Rücksicht auf eine beleidigende Spaltwirkung kaum noch vorgenommen werden. Ebensowenig ist es möglich, durch eine weitere Erhöhung der Temperatur eine bessere Spaltwirkung zu erzielen, da die höchstzulässige Belastbarkeit der verwendeten Werkstoffe schon erreicht ist Trotz der hohen Temperaturen und der kurzen Verweilzeiten ist die Ausbeute an den ίο gewünschten Spaltprodukten und die Trennschärfe bezogen auf die Investitions- und Betriebskosten eines derartigen Rohrofens noch nicht zufriedenstellend

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrofen zu entwickeln, der sich im Rahmen tragbarer Investitions- und Betriebskosten durch eine zufriedenstellende Ausbeute bei guter Trennschärfe auszeichnet Diese Aufgabe wird gelöst durch Rohrschlangen, von denen jeweils mindestens zwei zu einer Rohrschlange mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt werden, welche durch das Zentrum der Brennkammer führen, durch ein Zuleitungssystem an den am weitesten vom Zentrum der Brennkammer entfernten Punkten für die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe zu den Rohrschlangen mit dem kleineren Querschnitt und ein im Zentrum des Querschnitts der Brennkammer angeordnetes Entnahmesystem für die Spaltprodukte aus den Rohrschlangen mit dem größeren Querschnitt sowie durch an den Seitenwänden der Brennkammer angeordnete Brenner.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bisherige Ausnutzung der Brennkammer keine maximale Ausbeute bezogen auf die Investitions- und Betriebskosten zuläßt Durch die Einbeziehung sämtlicher Wände der Brennkammer als Wärmespender wird eine erhebliche Kapazitätssteigerung des Rohrofens bei optimaler Nutzung des verfügbaren Raums erreicht. Die Gesamtrohrlänge und damit die wärmeübertragende Oberfläche wird erhöht, wodurch bei gleicher Temperatur mehr Wärme als bisher übertragen werden kann.

Die Wärmeaufnahme wird verbessert, indem die Rohre schlangenförmig angeordnet sind, da hierdurch ebenfalls die Gesamtrohroberfläche gesteigert wird.

Eine verbesserte Wärmeaufnahme wird zusätzlich erreicht, wenn jeweils mindestens zwei der an den Wänden entlanggeführten Rohre zu einem Rohr mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt sind, welches näher im Zentrum der Brennkammer angeordnet ist, als die Rohre mit kleinerem Querschnitt Da die Wärmeübertragungsfläche mit bei konstanten Gesamtrohrquerschnitt steigendem Rohrdurchmesser abnimmt, ist es auf diese Weise möglich, die aufzunehmende Wärme über die Rohrlänge zu variieren und somit die Temperatur der Kohlenwasserstoffe von der Zuspeisestelle bis zur Entnahmestelle günstig zu beeinflussen.

Bezüglich der optimalen Raumausnutzung ist es zweckmäßig, wenn, im Querschnitt des Rohrofens gesehen, die Rohre mit größerem Querschnitt im Zentrum der Brennkammer senkrecht sich kreuzende Rohrreihen bilden.

Die Rohre mit dem kleineren Querschnitt an den am weitesten vom Zentrum der Brennkammer entfernten Punkten weisen ein Zuleitungssystem für die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe auf und die Rohre mit größerem Querschnitt ein im Zentrum angeordnetes Entnahmesystem für die Spaltprodukte. Da die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe an der Einspeisestelle die niedrigste Temperatur haben, wird Ihnen hier aufgrund der großen Wärmeübertragungsflächen, infolge des

kleineren Einzelrohrquerschnitts, mehr Wärme übertragen, als im Zentrum der Brennkammer, in der die Rohre mit größerem Querschnitt, d.h. mit kleinerer spezifischer Oberfläche, angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur der Kohlenwasserstoffe im Bereich des Eintritts schnell ansteigt, um dann bei leichtem Anstieg bis zum Austritt hin nahezu konstant zu bleiben. Durch diese nahezu konstante Temperatur über die gesamte Rohrlänge werden die Werkstoffe gleichmäßig hoch beansprucht und schädliche Temperaturspitzen to vermieden.

Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Temperaturverteilung in der Brennkammer ist die Brennkammer mit Bodenbrennern ausgestattet

Eine zum Kapitaleinsatz günstige Ausnutzung wird bei Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Rohröfen erzielt, wenn mindestens zwei, vorzugsweise vier, Rohröfen symmetrisch im Kreis angeordnet und mit einem gemeinsamen, im Mittelpunkt des Kreises liegenden Kamin versehen sind. Durch diese Anordnung werden der Platzbedarf auf ein Minimum eingeschränkt und, da für sämtliche Rohröfen nur ein Kamin vorgesehen ist, die Investitionskosten, bezogen auf die Ausbeute, erheblich gesenkt

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert

Es zeigen

F i g. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rohrofens;

F i g. 2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Rohrofens;

F i g. 3 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung von vier Rohröfen.

Der besseren Übersicht halber sind in allen drei Zeichnungen ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt eines Rohrofens, mit einer von Wänden 1 begrenzten Brennkammer 2.

Erfindungsgemäß sind sämtliche vier Wände 1 und der Boden 3 der Brennkammer 2 mit Brennern 4 bzw. 5 versehen. An den Wänden 1 sind jeweils zwei Rohrschlangen 6 entlanggeführt, die in der Wandmitte z>i einer in das Zentrum der Brennkammer 2 führenden Rohrschlange 7 mit entsprechend größerem, d h. hier doppeltem Querschnitt, vereinigt sind. Die vier Rohrschlangen 7 bilden im Zentrum sich senkrecht kreuzende Rohrreihen.

Die Rohrschlangen 6 mit kleinerem Querschnitt sind in den Ecken der Brennkammer 2 mit einem schematisch angedeuteten Zuleitungssystem 8, 9 für die einzuspeisenden Kohlenwasserstoffe versehen, während die Rohrschlangen 7 im Zentrum der Brennkammer 2 ein Entnahmesystem 10 aufweisen.

In F i g. 2 ist ein Längsschnitt eines Rohrofens mit den Wänden 1 und dem Boden 3 dargestellt In der Brennkammer 3 sind die Rohrschlangen 7 mit dem Entnahmesystem 10 angeordnet, das zu einem Abschreckkühler 11 führt

Die Einspeisung der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe erfolgt über das eine Konvektionszone 12 durchlaufende, schematisch angedeutete Rohrleitungssystem 8 bei 9 in die Rohrschlangen 6. Die Decke der Brennkammer 2 wird von einer ebenen Platte 13 und seitlich angeordneten, in Richtung einer Konvektionszone 12 schräg ansteigenden und in diese mündenden Rauchgaskammern 14 gebildet An die Konvektionszone 12 schließt ein Kamin 15 für den Abzug der Rauchgase an.

F i g. 3 zeigt ausschnittsweise eine Draufsicht auf die erfindungsgemäß symmetrisch im Kreis angeordneten Rohröfen 16 mit jeweils einem Abschreckkühler 11 und einem gemeinsam im Mittelpunkt des Kreises angeordneten Kamin 15.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit einer beheizten Brennkammer, in der Kohlenwasserstoffe führende Rohrschlangen in vertikaler Richtung in geringem Abstand zu den Wänden angeordnet sind, bzw. durch das Zentrum der Brennkammer führen und der mit Brennern im Bodenbereich der Brennkammer ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch Rohrschlangen (6), von denen jeweils mindestens zwei zu einer Rohrschlange (J) mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt werden, welche durch das Zentrum der Brennkammer (2) führen, durch ein Zuleitungssystem (8, 9) an den am weitesten vom Zentrum der Brennkammer (2) entfernten Punirten für die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe zu den Rohrschlangen (6) mit dem kleineren Querschnitt und ein im Zentrum des Querschnitts der Brennkammer (2) angeordnetes Entnahmesystem (10) für die Spaltprodukte aus den Rohrschlangen (7) mit dem größeren Querschnitt sowie durch an den Seitenwänden (1) der Brennkammer (2) angeordnete Brenner (4,5).

2. Rohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt gesehen, die ins Zentrum führenden Rohrschlangen (7) sich rechtwinklig kreuzende Rohrreihen bilden.

3. Anordnung von Rohröfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, vorzugsweise vier, Rohröfen (16) symmetrisch im Kreis angeordnet und mit einem gemeinsamen im Mittelpunkt des Kreises liegenden Kamin (15) versehen sind.