DE2539050C2 - Ofen zum Erhitzen eines fliessfähigen Mediums - Google Patents
Ofen zum Erhitzen eines fliessfähigen MediumsInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
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Description
45
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Erhitzen eines fließfähigen Mediums, insbesondere einen Crackofen
für die Herstellung von Äthylen, mit einer Anzahl von gruppenweise angeordneten Wärmeübertragungs-Zweigleitungen
zur Leitung des fließfähigen Medium1; durch den Ofen.
Bei einem derartigen bekannten Crackofen zur Herstellung von Äthylen (US-PS 32 71 472) sind zwei
Rohrreihen zickzackförmig und voneinander getrennt in einem Konvenktionsabschnitt und eine Rohrreihe
zickzackförmig in einem Strahlungsabschnitt angeordnet.
Dabei ist also jede der Rohrreihen als Gruppe für sich getrennt vorgesehen.
Es ist auch ein derartiger Ofen bekannt (FR-PS 84 356), der eine Dreifachschlange von Rohrleitungen
in einer Heizkammer aufweist. Bei derartigen Öfen ist es schwierig, den Temperaturverlauf des in den Rohrleitungen
strömenden fließfähigen Mediums nach Wunsch zu regeln. Wenn aber die Ausbeute z. B. an Äthylen —
oder einem entsprechenden anderen Erzeugnis — verbessert werden soll, muß eine Anzahl von derartigen
Einheiten von Heizschlangen und Wärmelekungsrohren in Längsrichtung des Ofens angeordnet sein, um den
Temperaturverlauf genauer steuern zu können. Ein derartiger Ofen hat einen sehr hohen Platzbedarf, und
die Anordnung der Rohrleitungen ist außerordentlich kompliziert
Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe,
einen derartigen Wärmetauscherofen, insbesondere Crackofen zur Herstellung von Äthylen so auszubilden,
daß eine wesentlich genauere Steuerung des Temperaturverlaufs über die gesamte Durchlauflärge bei
unkompliziertem Aufbau des Ofens möglich wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gesamtleitung in einzelne Zweigleitungen
aufgeteilt wird, deren jede Rohrgruppen durchläuft, in denen je eine jeder der Zweigleitungen enthalten ist,
und daß für jede dieser Gruppen eine gesonderte Brenneranordnung vorgesehen ist
Gemäß der Erfindung weist also jede Zweigleitung eine Anzahl von parallelen Wärmetauscherabschnitten
auf, die miteinander durch Umkehrbögen verbunden sind, wobei die parallelen Wärmetauscherabschnitte in
zwei Reihen angeordnet sind, und die parallelen Abschnitte jeder Zweigleitung in den Reihen abwechseln
und in jeder Reihe in Gruppen angeordnet sind, die aus einem Wärmetauscherabschnitt jeder der Zweigleitungen
bestehen, derart, daß das fließende Medium in allen Zweigleitungen durch die gleiche Folge von
Gruppen strömt wobei eine gesonderte Brenneranordnung für jede der Gruppen derart angeordnet ist daß
die Temperatur des Mediums in jedem Wärmetauscherabschnitt der einzelnen Zweigleitungen getrennt steuerbar
ist
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine wesentlich exaktere und genauere Steuerung des
Temperaturverlaufs über die gesamte Durchlauflänge
als bei bekannten Anlagen möglich, wobei gleichzeitig eine sehr kompakte Ausbildung des gesamten Rohrleitungssystems
und damit eine erhebliche Platzersparnis erreicht wird.
Vorzugsweise weist der Ofen wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen auf, die vertikal
verlaufende Stränge einschließen, welche die Wärmetauscherabschnitte bilden, wobei die zwei Reihen von
vertikalen Rohrabschnitten parallel zueinander verlaufen, und jede der Gruppen aus einem Rohrabschnitt
jeder der wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen bestehen.
Um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung in jeder der Rohrgruppen sicherzustellen, schließt vorzugsweise
jede Brenneranordüung eine Vielzahl von Brennern ein, die in vertikaler Linie in der Seitenwand des Ofens
angeordnet sind, wobei ein zusätzlicher Brenner am Boden des Ofens vorgesehen ist und alle Brenner
gegenüber der zugeordneten Gruppe von vertikalen Rohrsträngen angeordnet sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert
In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Anordnung von Wärmetauscherrohren in einem Crackofen zur Herstellung
von Äthylen,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1
Fig,3—5 Draufsichten ähnlich Fig. 1 auf weitere
Ausführungsformen und
F i g. 6 ein Diagramm von einstellbaren Temperaturverläufen
des fließfähigen Mediums in den WärmetäU-scherrohren
zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Crackofens,
Gemäß Fig. 1 besteht die Wärmeübertragungsleitung durch den Crackofen aus drei Leitungsrohren 4a,
4b und 4c; die in zwei Reihen angeordnet sind. Das zu erwärmende fließfähige Medium wird über ein Sammelrohr
1 in die drei Strahlungswärmeleitungsrohre 4a, 4b und 4c eingespeist und mit Hilfe von mehreren
Brennern 5 und 10 erwärmt, die an den Seitenwänden 6 und am Boden 11 des Ofens angeordnet sind. Das
erwärmte Medium tritt an dem Auslaßsammeirohr 2 aus und wird in die nächste Verfahrensstufe gefördert. Die
geradlinigen Rohrabschnitte 4 sind miteinander über obere Umkehrbogen und untere Umkehrbogen 8
verbunden. Jedes Rohr ist mit Aufhängungen 9, wie in Fig.2 gezeigt, hängend gelagert Eine Anzahl von
Brennern mit geringer Leistung sind zur gleichmäßigen Erwärmung der Strahlungswärmeleitungsrohre angeordnet
Drei Zweigrohre sind nebeneinanderliegend angeordnet und so gebogen, daß sie zwei Reihen bilden,
wobei die vertikalen geradlinigen Rohrabschnitte in wechselnder Reihenfolge verlaufen. Die geradlinigen
Rohrabschnitte der einzelnen Leitungswege sind in mehrere Rohrgruppen 171 2T, ... 77'gpjppiert wobei
jede Gruppe aus drei geradlinigen Rohren b'-steht, die
jeweils einem der Leitungswege zugeordnet sind. Brenner 1B, 2B,... 75sind vorgesehen, um die einzelnen
Rohrgruppen zu erwärmen. Bei dieser Rohranordnung ist die Höhe der Gesamtanordnung der Rohre für jeden
Leitungsweg etwas größer als jene bei einem Leitungsweg bei bekannter Bauart Somit können die einzelnen
Brenner an der Stirnseite der entsprechenden Rohrgruppe angeordnet sein. Der Abstand B der Rohre ist
jedoch derselbe wie bei bekannten Bauarten.
Fig.3 zeigt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung mit vier Leitungswegen. Die
Zweigrohre 4a, 4b, 4c und 4d sind in zwei Reihen
angeordnet und in Gruppen 17^ 27;... 77*unterteilt Die
Brenner 15, 2B, ...TB sind auf dieselbe Art und Weise angeordnet, wie vorstehend im Zusammenhang mit den
Fig. 1 und 2 beschrieben. Fig.4 zeigt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform mit fünf Leitungswegen
und Fig.5 e':i Ausführungsbeispiel mit sechs Leitungswegen. In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche
Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
Bei der oben beschriebenen Anordnung von Wärmeübertragungsleitungen
und Brennern kann die Wärmeübertragung in jeder der Rohrgruppen und damit auch der Temperaturverlauf dps fließfähigen
Mediums in jeder der einzelnen Zweigleitungen aaf einfache Weise sehr genau geregelt werden.
In der nachgebrachten F i g. 6 ist der Temperaturverlauf des fließfähigen Mediums in jeder der Rohrgruppen
bei drei verschiedenen Regelbeispielen für die Herstellung von Äthylen dargestellt Dabei ist beim Temperaturverlauf
1 die von den Brennern abgegebene Wärmemenge an der Zuführseite der Wärmetauscherleitung
größer gehalten, als bei den anderen Ausführungsbeispielen, d. h. das Cracken erfolgte mit starker
Anfangserhitzung. Beim Temperaturveriauf 3 ist die von dem Brenner abgegebene Wärmemenge am Ende des
Durchlaufs erhöht d. h. das Cracken erfolgte mit einer starken Temperaturerhöhung am Ende des Crackvorgangs.
Die Ausbeute an Äthylen aus dem beim Versuch als Ausgangsmaterial verwendeten Naphtha (Dichte
= 0,69), bei einer Endtemperatur von 820° ist folgende:
Temperaturveriauf 1
Temperaturverlauf 2
Temperaturverlauf 3
Temperaturverlauf 2
Temperaturverlauf 3
2b,57 Gew.-%
25,95 Gew.-%
25,43 Gew.%
25,95 Gew.-%
25,43 Gew.%
Daraus ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäße Möglichkeit einer sehr genauen Regelung des Temperaturverlaufs
während des gesamten Crackprozesses die Ausbeute nicht unerheblich erhöht
Die gleiche Erhöhung der Ausbeute an Äthylen läßt sich auch bei anderen Ausgangsmaterialien, z. B.
Propan, Butan, Leichtöl oder Kerosin erreichen, wobei nicht nur die Temperatur am Auslaß des Crackofens
geregelt, sondern der Temperaturverlauf während des gesamten Crackvorganges im Hinblick auf eine
optimale Ausbeute geregelt wird.
Bei der Anordnung der Wärmeleitungsrohre, wie vorstehend beschrieben, mit 3 und mehr Zweiglei*ungen
kann außerdem die Bearbeitungskapazität eines Crackofens um das 1,5 bis 3fache im Vergleich zu bekannten
Crar-köfen gesteigert werden, wobei gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Ofen zum Erhitzen eines fließfähigen Mediums, mit einer Anzahl von gruppenweise angeordneten
Wärmeübertragungs-Zweigleitungen zur Leitung s des fließfähigen Mediums durch den Ofen, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Zweigleitung (4a—4i) eine Anzahl von parallelen Wärmetauscherabschnitten
(4) aufweist, die miteinander durch Umkehrbogen (8) verbunden sind, wobei die to
parallelen Wärmetauscherabschnitte (4) in zwei Reihen angeordnet sind und die parallelen Abschnitte
jeder Zweigleitung in den Reihen abwechseln und in jeder Reihe in Gruppen (1T— 7T) angeordnet sind,
die aus einem Wärmetauscherabschnitt (4) jeder der is
Zweigleitungen bestehen, derart daß das fließende Medium in allen Zweigleitungen (4a—f) durch die
gleiche Folge von Gruppen (IT—777strömen kann·
und daß eine gesonderte Brenneranordnung (Iß— 7B)v<*r jeder der Gruppen (17-77? vorgesehen
ist derart, daß die Temperatur des Mediums in jedem Wärmetauscherabschnitt (4) der einzelnen
Zweigleitungen getrennt steuerbar ist
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen
(4a—4c) aufweist, die vertikal verlaufende
Stränge einschließen, welche die Wärmetauscherabschnitte
bilden, wobei die zwei Reihen von vertikalen Rohrabschnitten (4) parallel zueinander
verlaufen und jede der Gruppen aus einem Rohrabschnitt jeder der wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen
besteht.
3. Ofen nach Anspruch '. oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Brenneranordnung (IB—7B) eine Vielzahl von U ennern (5), die in
vertikaler Linie in der Seitenwand des Ofens angeordnet sind, sowie einen zusätzlichen Brenner
(10) am Boden des Ofens einschließt, wobei alle Brenner (5,10) gegenüber der zugeordneten Gruppe
(1Γ— 7T) von vertikalen Rohrsträngen (4) angeordnet
sind.
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