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Ofen zur Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen Die Erfindung betrifft
Ofen von Rohrform, insbesondere solche, welche zum Erwärmen von Kohlenwasserstoffölen
geeignet sind. Sie betrifft einen Ofentyp, mit welchem eine außerordentliche Gleichförmigkeit
und genaue Überwachung der den Rohren zugeführten Wärme erreicht werden kann, während
ein Durchsacken der Rohre vermieden und die Zerstörung der Oberflächen auf ein Mindestmaß
herabgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen Ofentyp, welcher insbesondere
für hohe Temperaturen .brauchbar ist, er umfaßt sowohl die grundsätzlichen Konstruktionsmerkmale
wie auch diejenigen Konstruktionseinzelheiten und Abwandlungen, durch welche eine
einfache und billige Ausbildung ermöglicht wird.
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In der Zeichnung bedeutet Abb. i eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie
2-2 der Abb. i, Abb. 3 bis 5 Einzelheiten zur Abb. i, Abb. 6 den Schnitt durch eine
abgeänderte Ausführungsform.
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Der neue Ofen besitzt ein feuerfestes Mauerwerk i aus irgendeinem
geeigneten Material, z. B. feuerfesten Ziegeln, und eine äußere Stützvorrichtung,
z. B. einen Stahlmantel 2.
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Der Mantel 2 braucht nicht aus einem einzigen Stück Metall zu bestehen,
man kann statt seiner auch gleichwertige Stützvorrichtungen verwenden, beispielsweise
eine siebtrommelartige Konstruktion, bestehend aus Metallbändern, die durch senkrechte
Stangen in Abstand gehalten werden. Das Wort Mantel ist also in weitestem Sinne
aufzufassen und umfaßt alle möglichen Anpassungen und Abwandlungen. Das Mauerwerk
kann jeden geeigneten Querschnitt besitzen, der bei der bevorzugten Ausführungsform
ringförmig ist, aber auch jede andere geometrische Form annehmen kann. Die Wände
des Mauerwerkes sind vorzugsweise wesentlich senkrecht.
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Der rohrförmige Erhitzer q. besteht vorzugsweise aus einer Reihe von
Rohren, die durch kastenförmige Kopfstücke 5 mit den Enden so aneinander angeschlossen
sind, daß sie eine stetige Umlaufsbahn festlegen. Gegebenenfalls können die Rohre
auch mehrfach verbünden werden, oder es können Gruppen mehrfach verbunden werden
und diese Gruppen ihrerseits hintereinandergelegt werden. Die Rohre sind vorzugsweise
senkrecht angeordnet worden, so daß sie im wesentlichen die Innenfläche der Verbrennungskammern
auskleiden und die Mauerung i gegen die Einwirkung strahlender Hitze schützen.
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Der Ofen ist mit einem Einlaß 6 und einem Auslaß i S versehen. Bei
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sitzen Ein-und Auslaß in der Nähe
der oberen und unteren Enden des Ofens, doch können gemäß Abb. 6 die Stellungen
von Ein- und Auslaß auch vertauscht werden. Der Einlaß und der
Auslaß
sind vorzugsweise zentral angeordnet. Die Deck_ e 7 'besteht' vorzugsweise aus feuerfestem
- Material. Verbrennungsprodukte können von -irgendeiner Stelle her durch den Einlaß
6 eingeführt werden, vorzugsweise wird indessen ein Öl- oder Gasbrenner 8 vorgesehen,
dem durch die Leitung 9 Brennstoff, durch das Rohr io Luft und bzw. oder durch das
Rohr 9d direkt Dampf zugeführt werden kann, um den Brennstoff zu zerstäuben oder
zu verteilen. Der Brenner 8 ist vorzugsweise so gelagert, daß er die Verbrennungsprodukte
mit Bezug auf die Mauerung zentral und -in deren Längsrichtung und, da die Rohre
senkrecht sind, parallel zur Achse der Rohre führt. Er ist vorzugsweise so angeordnet,
daß er eine relativ kurze und konzentrierte Flamme bildet, welche nicht wesentlich
über die Schultern 22 und 24 vorragt. Die Flamme ist so wesentlich völlig innerhalb
des Durchblickes der Rohre und liefert eine Quelle intensiver strahlender Hitze.
Die Mauerung i ist vorzugsweise mit einer Anzahl von Gucklöchern i i versehen, durch
welche das Innere des Ofens beobachtet werden kann.
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Die Verbrennungsprodukte ziehen senkrecht durch die Mitte der Verbrennungskammer
i 6 in einer den Achsen der Rohre im allgemeinen parallelen Richtung und führen
so, den senkrecht angeordneten Rohren Wärme zu, sie übertragen aber auf die Rohre
keine wesentliche Wärmemenge durch Berührung, da die Masse der Gase mit den Rohren
nicht in Berührung kommt. Die die Rohre unmittelbar umgebende Atmosphäre liegt wesentlich
außerhalb des Weges der Verbrennungsprodukte. Es ist weiterhin der Querschnitt des
Kanals, durch welchen die Verbrennungsprodukte strömen, im wesentlichen ,konstant
gehalten, wodurch ein Abweichen der Verbrennungsgase von der Strömungsrichtung verhindert
wird, so daß die heißen Gase nicht gegen. die Rohre geschleudert werden können.
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Gemäß Abb. i kann unter dem Auslaß 15 ein Aschenkasten 17 vorgesehen
werden, um die Verwendung pulverisierter Kohle als Heizmittel zu ermöglichen. Ein
rohrförmiger Rost i8 kann den Aschenkasten überlagern und durch ihn kaltes, für
den Ofen bestimmtes Öl durchgeschickt werden, um etwa darauffallende Asche abzuschrecken
und ihre Beseitigung zu erleichtern. Die angesammelte Asche kann aus dem Aschenkasten
durch einen Ejektor i9 entfernt werden, dessen V enturikehle 2o durch ein ventilüberwachtes
Rohr 2i mit Dampf beschickt wird. Selbstverständlich kann jedoch die Beseitigung
der Asche auch durch andere Mittel geschehen. Der Einlaß 6 und der Auslaß 15 besitzen
einen kleineren Durchmesser als das Ofeninnere, und die Enden der Rohre ragen über
die Heizkammer hinaus nach außen, so daß die kastenförmigen Verbindungsstücke 5
für die Reinigung, den Rohraustausch usw. bequem zugänglich sind. Der Einlaß 6 und
der Auslaß 15 sind vorzugsweise mit Bezug auf die Rohre zentral angeordnet.
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Die die rohrförmige Heizvorrichtung 4 bildenden Rohre 4a können von
dem oberen Rohrblech nach unten hängen, indem die Kopfstücke 5 darauf ruhen, oder
aber die Rohre können auch in der Nähe ihrer unteren Enden abgestützt sein, sofern
der in den Rohren aufrechterhaltene Druck derart ist, Saß der Aufwärtsschub ausreicht,
um das Rohrgewicht' im wesentlichen auszugleichen oder zu überschreiten. Dieser
Zustand liegt dann vor, wenn die Druckeinheit in einem Röhr multipliziert mit der
Querschnittsfläche des Rohrinnern gleich oder größer ist wie das Rohrgewicht. Die
Schultern 22 und 24 halten in der Nähe der Rohre einen Wall von sich nicht oder
sich relativ langsam bewegendem Gas aufrecht. Die oberen Enden der Rohre sitzen
in einer Kammer 25, die eine abnehmbare Decke 26 besitzt, die unteren Rohrenden
sitzen in der ringförmigen Ausnehmung 27, die mit abnehmbaren Seitenteilen 28 versehen
ist, um einen bequemen Zugang zu den Kopfstücken zu ermöglichen. Der Mantel2 sitzt
an senkrechten Ständern 3o. Die Mauerung i kann aus einer inneren Verkleidung aus
feuerfesten Ziegeln 32 bestehen, welche mit einem geeigneten Isoliermaterial hinterlegt.
ist und auf der Platte 33 ruht. Das untere Rohrblech 4o besteht vorzugsweise aus
Segmenten, welche an der Außenkante auf dem Träger 41 und an der Innenkante auf
dem Ringflansch 42 ruhen. Das obere Rohrblech 23 besteht vorzugsweise gleichfalls
aus mehreren Abschnitten und ruht an der Außenkante auf dem Mauerwerk i, an der
Innenkante auf dem ringförmigen Rahmen 43. Die segmentartige Ausbildung der oberen
und unteren Rohrbleche in Verbindung mit dem Umstand, daß das untere Rohrblech lediglich
auf Tragflanschen ruht, ermöglicht, daß ein ganzer Rohrabschnitt erforderlichenfalls
durch einen geeigneten Kran gehoben werden kann, so daß die Ofenverkleidung instand
gesetzt werden kann. Beim Einführen neuer Rohre braucht man lediglich die alten
Rohre an geeigneten Stellen abzuschneiden, die Enden aus den Kupplungen zu entfernen,
ein neues Rohr an die Stelle des alten zu bringen und dessen Ende mit dem für diesen
Zweck gebräuchlichen Werkzeug in die kastenförmigen Kopfstücke aufzuweiten.
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Die Gase können nach ihrem Durchgang durch den Ofen durch den Kanal
5o (Abb. i)
in den Abschnitt 5 1 geleitet werden. Dieser
kann aus einer feuerfesten Mauerung 52 bestehen, welche durch einen geeigneten Stahlmantel
53 o. dgl. gestützt wird, und ist vorzugsweise mit einem Satz 54 von Rohren versehen,
in welchem die Rohre 55 quer zur Strömungsrichtung der Gase verlaufen. Der obere
Teil des Abschnitts 5, steht durch das von der Klappe 62 überwachte Rohr
61 mit dem Schornstein 50 unter Überwachung durch die Klappe 63. Wenn der
Ofen in Gang gesetzt wird, ist es gewöhnlich ratsam, die Verbrennungsprodukte direkt
in den Schornstein zu führen, indem die Klappe 63 geöffnet und die Klappe 62 geschlossen
wird. Wenn der Betrieb im Gange ist, kann die Klappe 63 geschlossen und die Klappe
62 geöffnet werden, damit die Verbrennungsprodukte durch den Abschnitt 5 i geleitet
werden. Die Abschnitte i und 51 sind vorzugsweise in Serie geschaltet, so daß
01 durch den einen Abschnitt und danach durch den anderen Abschnitt hindurchgeschickt
wird. Vorzugsweise wird das 01 durch das Rohr 47 in den rohrförmigen Erhitzer
54 eingeführt und danach durch das Rohr 71 in den rohrförmigen Erhitzer 4 abgegeben,
in welchem es auf Kracktemperatur oder eine andere gewünschte Temperatur erwärmt
werden kann. Das Öl kann alsdann durch das Rohr 75 in eine Rektifikationskolonne
76 irgendwelcher geeigneten Art abgegeben werden. Das durch das Rohr zugeführte
Öl kann flüssige Rückläufe von dem Turm und bzw. oder Frischöl enthalten. Man kann
beispielsweise der Rektifikationskolonne 76 durch die Dampfleitung 77 ein Destillat
in der ' Dampfphase entnehmen, und man kann, wenn gewünscht, durch seitliche Auslässe
78 von Zwischenpunkten der Kolonne eine oder mehrere Schnitte bzw.- Fraktionen in
flüssiger Phase entnehmen. Etwaige Bodenansammlungen im Fuß der Kolonne 76 können
durch das ventilüberwachte Rohr 79 abgezogen und aus dem System abgeführt werden.
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Die Abb.6 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform, bei welcher
der Einlaß 6 am unteren Ende angeordnet ist, während der neben dem oberen Ende vorgesehene
Auslaß 15 die Verbrennungsprodukte an einen Wärmeaustauschapparat 5o abgibt. Dieser
kann jede geeignete Konstruktion besitzen, beispielsweise aus einem Satz von Rohren
5 r bestehen, durch welche die Verbrennungsprodukte hindurchgehen, und welche durch
die Stirnflächen 52 und 53, die mit dem Außenmantel 53a dicht verbunden sind, in
ihrer Lage gehalten werden. Bei der dargestellten Ausführungsform führt ein Rohr
55 dem Mantel Luft zu, welche um die Rohre 51 zirkuliert und durch indirekten Wärmeaustausch
mit den durch die Röhre 5i ziehenden Verbrennungsprodukten erwärmt wird. Die erwärmte
Luft kann durch das Rohr 56 aus dem Mantel 53a abgeleitet und -der den Brenner 8
umgebenden Kammer 57 zugeführt werden. Es ist selbstverständlich, daß auch bei dieser
Ausführung der Einlaß oben und der Auslaß unten sein kann, so..daß die Strömung
der Verbrennungsprodukte dann von oben nach unten erfolgt. Bei der Anordnung (Abb.
6) wird die Luft durch Übertragungsberührung mit den heißen Verbrennungsgasen vorgewärmt,
so daß sie bei ihrer Zuführung zu dem Brenner 8 eine außerordentlich heiße Flamme
liefert, welche die Quelle intensiver strahlender Wärme bildet. Infolge der Anordnung
der Rohre um die Verbrennungs-. kammer 16 herum wird diese Wärme rasch von dem durch
die Rohre fließenden Öl absorbiert, so daß das 01 rasch auf die gewünschte
Temperatur gebracht und nicht über eine relativ lange Zeitperiode der Erwärmung
unterworfen wird. Der in Abb. 6 veranschaulichte Ofen wird gewöhnlich ohne den in
Abb. i dargestellten Erhitzerabschnitt verwendet, welcher die Verbrennungsprodukte
von dem Auslaß 15 empfängt, doch kann gegebenenfalls ein besonderer Vorwärmerabschnitt
für das O1 verwendet werden.
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Es versteht sich im übrigen, daß die Erfindung als solche hinsichtlich
ihrer praktischen Verwirklichung der mannigfachsten Ausgestaltung und Abwandlung
fähig ist.