DE2444333A1 - Ofen zum cracken von kohlenwasserstoffen zum herstellen von olefinen - Google Patents

Ofen zum cracken von kohlenwasserstoffen zum herstellen von olefinen

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DE2444333A1
DE2444333A1 DE19742444333 DE2444333A DE2444333A1 DE 2444333 A1 DE2444333 A1 DE 2444333A1 DE 19742444333 DE19742444333 DE 19742444333 DE 2444333 A DE2444333 A DE 2444333A DE 2444333 A1 DE2444333 A1 DE 2444333A1
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DE19742444333
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Robert L Gartside
Hermann N Woebcke
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
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Description

24U333
Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. HEPKENFtLU, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen
zur Eingabe vom 21« AUgUSt 1974 VA/ Name d. Anm. STONE & WEBSTER ENGINEER
ING CORPORATION
Ofen zum Cracken von Kohlenwasserstoffen zum Herstellen von Ölefinen
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Cracken von Kohlenwasserstoffen zum Herstellen von Olefinen; die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum thermischen Cracken von Beschickungen auf der Basis von Erdöl (Petroleum) zum Herstellen von Olefinen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Cracken unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Ofensβ
Zum thermischen Cracken sind öfen bekannt, die eine Strahlungswärmezone und eine Konvektionswärmezone aufweisen; solche öfen werden häufig durch Strahlungsheizbrenner sehr kleiner Leistung befeuert. Manchmal sind mehr als hundert Brenner für einen Ofen mit einer Feuerieistung von 100 MM SU BTU/h vorgesehen.
Die Verwendung vieler Brenner wird für die zur Zeit übliche Ofenkonstruktion bedingt, die erfordert, daß der größte Teil der Warme durch Strahlung auf die Verfahrensflüssigkeit übertragen wird. Solche Öfen sind zum Beispiel aus der US-PS 3 487 121 bekannt.
Bei dem Ofen der US-PS 3 487 121 hat die Strahlungszone eine Strahllänge von etwa 4,6 bis etwa 4,9 m, die zu einer schnellen Wärmeübertragung führt. Die Strahlungswarmebrenner erforderen gasförmige Brennstoffe, und, da sie überschüssige Verbrennungs-
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luft erfordern, haben sie nicht den thermischen Wirkungsgrad großflammiger Brenner, die flüssige Brennstoffe und sogar flüssige Rückstandsbrennstoffe verbrennen und in vielen Fällen mit einer fast stöchiometrisehen Menge Luft betrieben werden können.
Öfen, die mit Langflammenbrennern befeuert werden, sind in der US-PS 3 677 234 veranschaulicht. Bei diesen Öfen erfolgt das Feuern bei atmosphärischem Druck, und die mittlere Strahllänge ist von dersgelben Größe oder noch größer als die der Strahlungswärmeöfen.
Es sind auch öfen bekannt, die mit Verbrennungsgas unter Druck betrieben werden können; diese Öfen erlauben im allgemeinen, daß das Verbrennungsgas und die Verfahrensflüssigkeit sich bei praktisch dem gleichen Druck befinden, so daß das Druckdifferential auf die Reaktorrohre entlastet wird. Der erhöhte Druck auf der Verbrennungsseite des Ofens erleichtert auch die Verwendung von Abgas,, um die Hilfseinrichtungen, wie Gasturbinen, zu betreiben. Ein solcher aus der US-PS 3 688 494 bekannter Ofen weist eine bestimmte Reaktionszone und eine bestimmte Konvektionszone auf, die für die Verfahrensflüssigkeit und das Abgas miteinander verbunden sind.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ofen, der unter Druck betrieben werden kann, und ein System, um die thermische Energie, die aus den aus dem Ofen kommenden Hochdruckabfallgafesen gewonnen wird, auf ein Höchstmaß zu steigern.
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Der Hochdruckofen vorliegender Erfindung besteht aus einer Konvektionszone mit einem vorwiegend konvektiven Wärmeübergang, einer kurzen Querstromzone und einer Strahlungszone mit einem vorwiegend Strahlungswärmeübergang. Der Einfachheit halber werden diese Zonen als Konvektionszone und Strahlungszone bezeichnet; was aber nicht so zu verstehen ist, daß diese Zonen ausschließlich auf einen nach ihrem Namen erfolgenden Wärmeübergang beschränkt sind. Die Verfahrensrohre des Ofens erstrecken sich unmittelbar von dem Einlaß der Konvektionszone durch die Querstromzone und durch die Strahlungszone. Langflammenbrenner sind sowohl in der Strahlungszone als auch in der Konvektionszone angeordnet. Der Brenner in der Strahlungszone ist in der Mitte eines inneren Kamins angeordnet, der innen so gestaltet ist, daß er eine konvergierende-divergierende Zone hat. Die Verbrennungsgase aus der Strahlungszone gehen durch das Innere des Kamins zu dessen Kopf und dann zu der Außenseite des Kamines, wo die Strahlungszone-Verfahrensrohre angeordnet sind. Die Gase strömen dann .weiter über die Rohre im Strahlungsteil durch die Querstromzone und schließlich durch den Kopf der Konvektionszone aus.
Der Crackgas-Quencher bildet* auch einen Teil des Ofens und ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, um die Verfahrensrohre aufzunehmen, die praktisch eine Fortsetzung der Rohre in der Strahlungszone darstellen. Dekühltes Abgas dient ebenfalls zum Kühlen der gecrackten Gase in dem Quencher.
Die Abgase dienen zur Herstellung von Hochdruckdampf, zur Erhöhung der Temperatur des aufzuarbeitenden Kohlenwasserstoff-Dampf-
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gemisches und ebenfalls zum Betreiben einer Turbinenkompressoranlage. Ein Teil der Abgase wird nach dem Austritt aus dem Quencher durch die Brenner wieder in den Ofen zurückgeleitet.
Eine Ausführung der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben; es bedeuten
Fig. 1 eine Ansicht des Aufrisses des Ofens und des Quenchers;
Fig. 2 einen Schnitt nach 2-2 der Figur 1;
Fig. 3 einen Schnitt nach 3-3 der Figur 1;
Fig. 4 einen Schnitt nach 4-4 der Figur 1;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Gewinnung von Olefin mit dem Ofen gemäß Fig. 1.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Ofen und einen Quenchkühler für das Spaltgas (Spaltdämpfe) und Fig. 5 zeigt den Ofen der Figuren T bis 4 mit der dazugehörigen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Ofen 2 eine Konvektionszone 4, eine Strahlungszone 6 und eine Querstromzone 8 auf.
Die Konvektionssone 4 weist eine Stromabwärtszone 10 und eine Stromaufwärtszone 12 hinsichtlich des Abgaslaufes auf. Die Strom-
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abwärtszone weist einen Einlaß 14 für die Verfahrensflüssigkeit, ein Einlaßteil 16, mehrere Röhren 18 für die Verfahrensflüssigkeit, eine Heißgasseite 20 und einen Auslaß 22 für die von der Heißgasseite 20 ausströmenden Gase auf. In der Stromabwärtszone 10 sind die Rohre 18 für die Verfahrensflüssigkeit parallel angeordnet, und der äußere Mantel 24 ist zylinderisch ausgebildet, um zu der parallelen Anordnung der Rohre 18 in Übereinstimmung zu stehen. In der Praxis liegen die Rohre 18 in der Stromabwärtszone nahe beieinander, und zwar in einem Abstand von ihren Mitten von nicht mehr als 16,51 cm und nicht weniger als 6,98 cm. Die Rohre 18 in dem äußeren konzentrischen Kreis der Rohranordnung sind nicht mehr als 16,51 cm und nicht weniger als 6,98 cm von der inneren Fläche 26 des Mantels 24 für Rohre mit einem Durchmesser von 6,35 cm angeordnet.
Der Mantel 24 der Stromaufwärtszone 12 der Konvektionszone 4 ist nach außen in einem Winkel von weniger als 10° von dem Ende 28 der Stromabwärtszone 10 bis zu einer Zwischenstelle 30 abgewinkelt, worauf der Mantel wieder zylindrisch ist. Die Stromabwärtszone 10 kann gegebenenfalls kontinuierlich zur Querstromzone 8 nach außen erweitert sein. Die Rohre 18 sind in einem Winkel von weniger als 10° von dem Ende 28 der Stromabwärtszone 10 zu der Querstromzone 8 angeordnet. Die Praxis lehrt, daß Rohre von 5fO8 bis 15,24 cm für die Konvektionszonenrohre 18 besonders geeignet sind. Für gewisse Anwendungen kann es wünschenswert sein, nicht die Rohre 18, sondern einen ringförmigen Durchgang in der Stromaufwärtszone 12 nach außen zu erweitern.
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Die Konvektionszone 4 weist auch einen zusätzlichen Brenner 32 auf, durch welchen Brennstoff, Verbrennungsluft und im Kreislauf geführtes Abgas der Konvektionszone 4 zugeführt werden. Die Verbrennungsluft hat einen Druck von 5 bis 15· Atmosphären, vorzugsweise von 10 Atmosphären; das Abgas hat einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären, praktisch von 10.Atmosphären und eine Temperatur von etwa 650° C bei dem Auslaß 70 des Quenchers 62. Das Gemisch aus Verbrennungsluft und Abgas wird so gewählt, daß ein Druck von 5 bis 15 Atmosphären auf der Verbrennungsseite des Ofens 2 herrscht. Zwei Brenner, die eine Leistung von 50 MM BTU/h besitzen, sind ber sonders zur Verwendung als Brenner 32 und 44 geeignet.
Die Querstromzone 8 dient zur Erleichterung des Stroms des Abgases von der Strahlangszone 6 zur Konvektionszone 4 und zur Anordnung der Verfahrensrohre 18 für den Lauf der Verfahrensflüssigkeit von der Konvektionszone 4 zu der Strahlungszone 6. Die Rohre 18 sind in der Querstromzone 8 durch die üblichen Halterungen gehalten.
Der Strahlungsteil 6 weist eine im wesentlichen zylindrische ·£§} Ie 38, einen inneren Kamin 42, einen Flammenbrenner 44 und oben ein feuerfestes Dach 46 auf. Der Kamin 42 hat eine -eiek-konvergierende äußere zylindrische. Fläche 48 und bildet mit der Innenwand 50 des Mantels 38 einen ringförmigen Durchgang 52 mit sich verändernder Querschnittsfläche, derart daß der breiteste ringförmige Durchgang nahe des oberen feuerfesten Dachs und die schmälste ringförmige öffnung nahe dem Brenner 44 liegt. Die Innenfläche des Kamins 42 wird ei* aus einem nach abwärts konvergierenden Teil
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54 und einem nach aufwärts divergierenden Teil 56 gebildet, wobei die beiden Teile einen zentrischen Durchgang 58 für das Abgas bilden; das Dach 56 ist so gestaltet, daß die Gase aus dem zentrischen Abgasdurchgang 58 zu dem Durchgang 52 geleitet werden. Die konvergierende-divergierende Ausbildung des Kamins 42 fördert die Gaszirkulation, indem eine Zugwirkung auf das Abgas nach oben durch den inneren Durchgang 58 und nach unten durch den ringförmigen Durchgang 52 ausgeübt wird.
Die Verfahrensrohre 36 erstrecken sich von der Querstromzone 8 konzentrisch durch den Ringspalt 52 und durch das feuerfeste Dach 46 nach oben, das so ausgebildet ist, um einen Druckabfall im Umlauf zu verringern. Der Flammenbrenner 44 ist zentrisch in der Strahlungszone 6 in einer Höhe oberhalb des Eintritts 45 des Kamines 42, aber unterhalb des Anfangs des divergierenden Teiles 56 angeordnet. RückstandsÖl, wie Bunker- bzw. schweres Heizöl, Verbrennungsluft und im Kreislauf geführtes Abgas werden durch den Flammenbrenner 44 in den Strahlungsteil 6 geführt. Die Verbrennungsluft hat einen Druck von 45 bis 15 Atmosphären und das im Kreislaf geführte Abgas hat einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären und eine Temperatur von 649° C. Das Gemisch aus diesen Bestandteilen wird so gewählt, daß die Heißseite des Ofens einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären hat.
Der Quencher 62 ist unmittelbar oberhalb des Strahlungsteiles 6 angeordnet. Der Quencher 62 besteht aus einem Außenmantel 64, einer Innenwand 66, einem Einlaß 68 und einem Auslaß 70 für die Kaltseite. Die Innenfläche" 72 des Außenmantels 64 und die Innen-
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wand 66 bilden die Kaltseite-Kammer 74 des Quenchers 62. Die Rohre 36 der Strahlungszone erstrecken sich nach oben durch die Kaltseite-Kammer 74 zu dem Kopfteil 60, der oberhalb des Quenchers 62 angeordnet ist. Als Kühlmittel für den Quencher 62 wird vorzugsweise umgewälztes Abgas verwendet. Das Abgas tritt nach seinem Durchgang durch die Heißseite der verschiedenen Heiß-Anlagen
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und deiT) GaszusatzkompressorjSii mit einer Temperatur von etwa 260 C in den Quencher ein.
Das Abgas verläßt den Quencher bei Temperaturen von 593 bis 7040C; ein Teil wird schließlich durch die Brenner 44 und 32 in den Ofen zurückgeführt« Der Rapidquencher 62 bewirkt einen Gegenstromkonvektionsaustausch innerhalb der ringförmigen Kammer 74a Der schmale Durchgang und das Hochdruck-Verbrennungsgas ergeben einen kon-
•vektiven Wärmeübergangskoeffizienten, der größer als 100 BTU/h/ft F0 ist. Die Abschreckung in dem Quencher 62 wird daher in weniger als 50 Millisekunden,, vorzugsweise in weniger als 25 Millisekunden 9 durchgeführt«
Das in Fig. 5 dargestellte Verbundsystem vorliegender Erfindung weist eine Luftkompressionsanlage 76, einen Kohlenwasserstoffvorwärmer 78 j, eine Hochdruck-^Dampferzeugungsanlage 80 und eine Anlage 82 zur Dampfverdünnung auf»
Die Lüftkompressionsanlage besteht aus einer Turbine 84, einem Luftkompressor 86 (erste Stufe) 9 einem Luftkompress-eor 88 (zweite Stufe)j einem Kompressor 90 für das Crackgas Lind einem Verbrenner 92β Brennstoff;, vorzugsweise schweres Rückstandsöl, wird
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durch die Leitung 94 zu dem Verbrenner 92 geleitet, um das Antriebsgas für die Turbine 84 zu gewinnen. Die Turbine 84 treibt die Kompressoren 86, 88 und 90. Atmosphärische Luft wird durch die Leitung 96 dem Kompressor 86 zugeführt, durch welchen der Druck der Luft auf 5 bis 15 Atmosphären, vorzugsweise auf 10 Atmosphären, erhöht wird. Die komprimierte Luft gelangt aus dem Kompressor 86 durch die Leitung 98 zu dem Verbrenner 92 wie dem Kompressor 88. Die komprimierte Luft dient dem Verbrenner 92 zum Verbrennen des Brennstoffes«, zum Antrieb der Turbine und die zu dem Kompressor 88 geleitete komprimierte Luft kann hier auf einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären, vorzugsweise von 10 Atmosphären, weiter komprimiert und durch die Leitung 100"den Ofenbrennern 32 und 40 zugeführt werden. Das Abgas aus der Turbine 84 gelangt durch Leitung 102 in den Kamin 104,
Die Anlage 80 zur Herstellung von Hochdruckdampf besteht im wesentlichen aus einem indirekten Warmeaustauschdruckbehälter 106 und einem Sammelbehälter 108 für den Hochdruckdampf, Abgas aus dem Ofen wird durch Leitung 110 der Heißseite des Druckbehälters 106 bei einer Temperatur von annäherned 649° C zugeführt, um einen Temperaturdruck zu vermeiden.
Die Anlage 78 zur Erhitzung der Kohlenwasserstoffbeschickung besteht im wesentlichen aus einem Vorwärmer 108 und einem Wärmeaustauscher 111« Die Kohlenwasserstoffbeschickung, die zunächst durch das Abgas der Turbine 84 in dem Kamin 104 und Dampf erwärmt ist, gelangt durch die Leitung 116 zu der Kaltseite des Erhitzers 108, Abgas von der Dampferzeugungsanlage 80 wird durch die Lei-
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tung 110 zu der Heißseite des Erhitzers 108 geleitet. Die Temperatur des in den Erhitzer 108 eintretenden Abgases liegt im Bereich einer Temperatur von 538° C, und zwar bei einem Druck von etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären. Die Beschickung aus KohlenwasserstofiSaampf verläßt den Erhitzer 108 bei einer Temperatur von etwa 393° C und einem Druck von 2,67 bis 5,06 kg/'cm2 absolut} er gelangt durch die Leitung 116 zu dem indirekten Wärmeaustauscher 111, der durch die Leitung 122 gecracktes Gas aus dem Ofen 2 erhält, wobei das Pyrolysegas aus dem Ofen durch die Heißseite und die Kohlenwasserstoffbeschickung und Dampf durch die Kaltseite strömen» Das gecrackte Gas tritt in den Wärmeaustauscher 111 bei einer Temperatur von etwa 704° C und einem Druck von etwa 3,16 bis 1,76 kg/cm absolut ein. Die Kohlenwasserstoffbeschickung wird auf eine Temperatur von etwa 538° C gebracht und durch die Leitung 116 in den Ofen 2 geleitet.
Die Anlage zur Erzeugung von verdünntem Dampf besteht aus einem indirekten Wärmeaustauscher 124 und einem Ölerhitzer 126. Der indirekte Wärmeaustauscher 124 wird mit gecracktem Gas durch die Leitung 128 versorgt, welches den Hochdruck-Dampferzeugungsbehälter 111 bei einer Temperatur im Bereich von 6 560° C und einem Druck von 1,55 bis 2,95 kg/cm absolut verläßt. Dowtherm, Öl oder irgendeine andere geeignete Wärmeübertragungsflüssigkeit wird durch die Kaltseite des Wärmeaustauschers 124 in einem geschlossenen Kreislauf 130 geschickt. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit strömt durch die Heißseite des Behälters 126 im Wärmeaustauscher mit Wasser zur Bildung von Verdünnungsdampf, der durch die Leitung 132 der Kohlenwasserstoffbeschickung in die Leitung 116 zu-
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geführt wird. Das gecrackte Gas verläßt den Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von etwa 232° C und einem Druck von 1,41"bis 2,81 kg/cm absolut. Durch die Leitung 122 wird das gecrackte Gas einem Quenclistrom 136 zugeleitet, in welchem das gecrackte Gas abgeschreckt und dann durch die Leitung 122 dem Kompressor 90 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird.
Das © Abgas aus dem Ofen 2 wird in einem geschlossenen Kreislauf durch das System geleitet. Nach dem Verlassen des Ofens 2 durch die Leitung 110 strömt das Abgas durch die Heißseite des Hochdruckdampfbehälters 106 und dann durch die Heißseite des Kohlenwasserstoff erhitzers 108 zum Kompressor 140, wo es auf einen Druck von etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären gebracht wird. Das den Kompressor 14O mit einer Temperatur von etwa 260° C verlassende Abgas gelangt dann auf die Kaltseite des Quenchkühlers 62, wo seine Temperatur auf etwa 649° C und der Druck auf etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären verringert wird, worauf es durch die Leitung 142 zu deft Ofenbrennern 44 und 32 gelangt. Die Abgasleitung 142 ist mit der Brennstoffleitung 94 unter Bildung der gleichen Leitungen 150 verbunden, die in unmittelbarer Verbindung mit den Brennern 44 und 32 stehen.
Das Verbundsystem und der Brenner 2 arbeiten wie folgt:
Die Kohlenwasserstoffbeschickung mit einer Temperatur von zunächst 37,8° C und einem Druck von 2,81 bis 5,27 kg/cm absolut wird in dem Kamin 104 auf etwa 316° G erhitzt« Verdünnungsdampf wird bei einer Temperatur von etwa 149 C in die Wasserstoffbe
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scMckungsleitung 116 eingeführt, durch welche das sich ergebende Genisch mit einer Temperatur von 288° C unter einem Druck von 2j81 bis 5s27 kg/cm absolut zu dem Beschickungserhitzer 108 geleitet wird. Die Temperatur des Gemisches wird auf 393° C und der Druck auf 2,67 bis 5,06 kg/cm absolut erhöht und dem Wärmeaustauscher 111 zugeführt, in welchem die Temperatur weiter auf 5 38° C und der Druck auf 2,46 bis 4,92 kg/cm2 absolut erhoffe wird. Sas Gemisch aus der Kohlenwasserstoffbeschickuag und dem Dampf wird dann der Konvektionszone 4 des Ofens 2 bei einer Temperatur von 538 C und einem Druck von 2,46 bis 4f92 kg/cm zugeleitet. Bas anfallende Gas verläßt die Strahlungszone 6 des Ofens 2 bei einer Temperatur von mehr als 816° C und es wird in dem Quench-KIKLeF 62 auf eine Temperatur von etwa 704° C und einen Druck von 3,16 Ms 1S76 kg/cm absolut abgeschreckt.
Bas aas dem Ofen 2 ausströmende Abgas hat eine Temperatur von etwa 649° C und einen Druck von 5 bis 15» vorzugsweise 10 Atmosphären» Eiach dem Airchgang durch das Hochdruckdampfgeafäß 106, den Beschickungsvorerhitzer 108 und den Kompressor 140 hat das Abgas eine temperatur von 260° C und einen Brück von 5 bis 15* vorzugsweise 10 Atmosphären. Bas Abgas wird dem QuenchMIhler 62 bei diesem Brack und dieser Temperatur zugeleitet und strömt aus diesem bei einer- Temperatur von 649° C und einem Druck von 5 bis 10, vorzugsweise 10 Atmosphären aus., das ist die Temperatur und der Krack* bei welchen das Abgas schließlich zu den Ofenbrennern 32 iiiici 44 ziarückge langt·
In dem Ofen 2 geht die ICohlenwasserstoff-Dampfmischung durch die
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Ofenrohre zu dem Quenchkuhler in etwa 0*25 Sekunden. Die Verbrennungsgase werden in dem Ofen auf einem Druck von 10 Atmosphären gehalten, und strömen durch den Ofen. Der Temperaturabfall des Verbrenmungsgases in dem Ofen liegt im Bereich von 1149° C bei den Brennern bis 649° C beim Auslaß,
Das gecrackte Gas tritt in> den Quenchktihler 62 mit einer Temperatur von etwa 871° C und einem Druck von 1,76 bis 3*16 kg/cm ein und verläßt ihn nach 25 Millisekunden bei einer Temperatur von 704° C und einem Druck von 1,76 bis 3,16 kg/cm2 absolut. Die Zu-
Ofens
sammensetzung des die Strahlungszone 6 des 2 verlassenden gecrackten Gases ist vfie typisch und entsprechend der, welche in der US-PS 3 487 121 angegeben ist.
Patentansprüche ;
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Claims (17)

  1. Diving. E. BERKENFELD ·■ Dipping. Η« BSRXENfELD. Patentanwalt·, Köln
    Anlage Aktenzeichen
    zur Einsah« vom 21« AugUSt 1974 VA/ Kam. d. Arnn. STOM & IEBSTER ESßHJEER-
    IHB CORPORATION
    PATBHTANSPR O_C_H JB
    h. Ofen zum thermischen Cracken von Kohlenwasserstoffen, gekennzeichnet durch:
    a) eine Konvektionszone (4) für einen/überatmospharischen
    Druck,
    to) eine Strahlungszone (6) für einen/überatmosphärischen -Be-
    c) eine mit der Konvektionszone (4) und der Strahlungszone
    (6) in ¥erMndung stehende Querstromzone
    d) Rohre (18), die von dem Einlaß (14/16) an einem Ende der Konvektionszo^e (4) durch die Konvektionszone (4)f die Querstromzone (S) und die Strahlungszone (6) gehen,
    e) mindestens einen in der Strahlumgszone angeordneten Lang— flammenbrenner (44),
    f) einen in der Strahlungszone angeordneten Kamin (42), dessen Außenwand (48) mit der Innenwand (50) der Strahlungszone einen Ringraum (52) für den Durchgang der in der Strstiiliingszone liegenden Rohre (36) bildet, wobei die Innenwand (54/56) des Kanins (42) einen zentrischen Efeirchgang (58) für das ¥erbrennungsgas bildet und dieser zentrische Durchgang so< ausgebildet ist, daß er die Verbremiungsgase Mer durchführt, und
    g) Mittel, um das aus de® zeatrisefeen Durchgang (58) des Kamines kommende ¥erbrennuingsgas in den lingraum (52) zu füh-
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    ren, aus dem es in die Querstromzone und die Konvektionszone strömt.
  2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Brenner (32) in der Konvektionszone (4) aufweist.
  3. 3. Brenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Strahlungszone an deren Austrittsende ein ringförmiger Quenchkühler (62) angeordnet ist, in dem Ringförmigen Quenchkühler (62) Rohre (36) angeordnet sind, die Fortsetzungen der in der Strahlungszone liegenden Rohre (36) sind, und Mittel, um ein Kühlmittel zu der Kaltseite des Quenchkühlers zu führen.
  4. 4. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (18) in der Konvektions^zone und die Rohre (36) in der Strahlungszone einen inneren Durchmesser von 6,35 cm haben,
  5. 5. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in dem Quenchkühler Abgas des Ofens (2) ist.
  6. 6. Brenner nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das als Kühlmittel in dem Quenchkühler (52) verwendete Abgas ein Verb rennungsgas mit einer ursprünglichen Temperatur von etwa 1149° C und einem Druck von etwa 10 Atmosphären in dem Ofen ist und die Konvektionszone des Ofens foei einem Druck von 10 Atmosphären und einer Temperatur von etwa 649° C verläßt und
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    weiter gekühlt und wieder komprimiert wird auf eine Temperatur von annähernd 260° C und einen Druck von 10 Atmosphären vor dem Eintritt in den Quenchkühler.
  7. 7» Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (18) in der Konvektionszone parallel zu einem Mittelpunkt angeordnet und dann in einem I'/Inkel von weniger als etwa 10° auseinandergehen.
  8. 8. Ofen nach den Anspruch 1 bis 79 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (48) des Kamins (42) nach einem Ende konvergiert, derart daß der Ringraum (52) einen sich ändernden Querschnitt hat,
  9. 9» Verfahren zum thermischen Cracken von Kohlenwasserstoffen zur Herstellung von Olefinen,, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte;
    a) ein Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch wird den Rohren in der Konvektionszone eines Ofens zugeleitet 3
    b) die Verbrennungsgase in der Konvektionszone werden auf einem Druck von etwa 10 Atmosphären gehalten,
    c) die Temperatur des Kohlenwasserstoff·=· Dampf gemisches wird in der Konvektionszone auf etwa 760° C erhöht und mit dieser Temperatur der Strahlungszone zugeführt 9
    d) Verbrennungsgase mit einer Temperatur von etwa 1149° C werden für die Strahlungszone des Ofens vorgesehen,
    e) der Druck In der Strahlungszone wird auf etwa 10 Atmosphäs? reu gehalten,, und
    K fi θι ο O A / Π f» ο ο
    f) das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch wird in der Strahlungszone auf etwa 871° C erhitzt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahreneschritt, daß
    g) die gecrackten Gase durch indirekten Wärmeaustausch mit im Kreislauf geführten, auf eine Temperatur von etwa 260° C gekühlten Abgas abgeschreckt werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase auf eine Temperatur von etwa ·3&θ 260° C durch folgende Verfahrensschritte gekühlt werden:
    h) die Abgase werden von der Konvektionszone des Ofens im indirekten Wärmeaustausch mit Wasser zur Herstellung von Hochdruckdampf geführt, und
    i) das gekühlte, einen Hochdruckdampfgenerator verlassende Abgas wird im indirekten Wärmeaustausch mit dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch vor dem Eintritt des Kohlenwasserstoff-Dampf gemisches in die Konvektionszone des Ofens gekfühirt.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß
    j) das den Quenchkühler verlassende Abgas zu den Ofenbrennern bei einem Druck von etwa 10 Atmosphären zum Eintritt in den Ofen geführt wird.
  13. 13. Verfahren «nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß die Verbrennungsgase in die Konvektions-
    509820/0682
    zone durch Langflammenbrenner eingeleitet werden.
  14. 14.' Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß das gecrackte Gas im indierekten Wärmeaustausch mit dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch geführt wird, um die Temperatur des Kohlenwasserstoff-Dampfgemisches auf etwa 538° C zu erhöhen und das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch vor seinem Eintritt in die Konvektionszone des Ofens in einem indirekten Wärmeaustausch geführt worden ist.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß zur Erzeugung von Dampf für die Kohlenwasserstoff-Dampfbeschickung das gecrackte Gas in einem indirekten Wärmeaustausch mit einem Wärmeträger und dann der Wärmeträger in indirektem Wärmeaustausch mit Wasser geführt werden.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende Ver-Sfahrensschritte ί
    Abgas wird von einem Hochdruckofen zu einem Verbrenner geführt, Brennstoff und komprimierte Luft werden zu einem Verbrenner geliefert,
    eine Turbine wird mit den Gasen des Verbrenners betrieben und Luftkompressoren werden durch die Turbine betrieben, um komprimierte Luft für die Ofenbrenner und den Verbrenner zu erhalten,und ein Crackgaskompressor wird durch die Turbine betrieben, um das abgeschreckte Crackgas zu komprimieren.
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    24AA333
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß die Abgase der Turbine in Wärmeaustausch mit der Kohlenwasserstoffbeschickung geführt werden.
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    e e r s e i t e
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