BRPI0718545A2 - Tubo principal coletor para fornos de "cracking" tubulares. - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TUBO PRIN- CIPAL COLETOR PARA FORNOS DE "CRACKING" TUBULARES".
A presente invenção refere-se a um tubo principal coletor para a descarga de gases de processo quentes de fornos de "cracking" tubulares, tais como usados, frequentemente, em usinas de modificação de gás natural para a produção de gás de síntese. Esse tubo principal coletor está sempre dotado de diversos bocais, por meio dos quais os tubos de gás de processo do forno de "cracking" tubular podem ser ligados ao tubo principal coletor. Na área dos bocais, os tubos de gás de processo normalmente estendem-se em luvas de guia. As saídas de gás das luvas de guia ou tubos de gás de processo terminam no tubo principal coletor e estendem-se para dentro do mesmo. Sob condições operacionais adequadas, o gás de reação é introdu- zido no tubo principal coletor por intermédio dessas saídas de gás, sendo que a presente invenção prevê pelo menos parte das saídas na forma de curvaturas de tubo. Além disso, a invenção refere-se ao uso desses tubos principais coletores em um forno de "cracking" tubular.
Uma pluralidade de fornos de "cracking" tubulares é conhecida, que são usados para o aquecimento de fluidos aptos para "cracking", espe- cialmente, para o "cracking" de hidrocarbonetos para a produção de gás de 20 síntese e/ou hidrogênio. Nesses fornos de "cracking" tubulares, uma plurali- dade de tubos de gás de processo está disposta na câmara do forno na for- ma de registros ou feixes, sendo que esses tubos de gás de processo estão ligados a tubos principais coletores que se estendem por baixo do fundo do forno. Os documentos DE 1 542 530 B ou DE 10 2006 022898 descrevem 25 esses fornos de "cracking" tubulares.
Tal como descrito, ainda, nos documentos DE 1 542 530 B ou DE 10 2006 022898, o tubo principal coletor consiste em diversas camadas, isto é, pelo menos um tubo de envoltório metálico externo, o chamado envol- tório de pressão, que geralmente é feito de material de aço soldável, e um 30 tubo de isolamento interno, geralmente feito de revestimento de tijolo refratá- rio ou concreto refratário. O documento DE 1 667 324 B descreve um tubo de três camadas, tal como usado para aplicações industriais. A camada mais profunda pode consistir em um tubo interno metálico, tal como já sugerido no documento DE 1 542 530 B para a área onde o tubo de gás de processo penetra no tubo principal coletor. Esse tubo interno serve para proteger o isolamento de concreto contra erosão causada pela corrente de gás de pro- 5 cesso. A temperatura no tubo principal coletor varia entre aproximadamente 800°C e 950°C.
A espessura ou a eficiência de isolamento da camada de isola- mento deve ser selecionada de tal modo que ela proteja o material de aço do tubo de envoltório ou externo, limitando a temperatura no tubo externo ou de 10 envoltório em aproximadamente 200°C, por um lado, e, por outro lado, evi- tando que o concreto fique frio demais. Geralmente, a carga que age sobre o concreto, como resultado dos processos de expansão térmica, aumenta a porosidade do concreto, o que leva a um escape do gás de processo do tubo interno metálico, que, geralmente, não tem uma configuração à prova de 15 gás. Essas correntes de gás pequenas também são chamadas de correntes de perda, que podem transportar quantidades consideráveis de calor para o tubo de envoltório externo, onde produzem superaquecimento local.
É, portanto, o objeto da tarefa da presente invenção evitar esses efeitos no tubo principal coletor e por à disposição um tipo aperfeiçoado de 20 tubo principal coletor. A presente invenção alcança esse objetivo por meio de um tubo principal coletor para a descarga de gases de processo quentes, transportados nos tubos de gás de processo, de fornos de "cracking" tubula- res, sendo que o tubo principal coletor está dotado
• internamente, de pelo menos uma camada de isolamento de concreto refratária ou revestimento de tijolo refratário,
• externamente, de uma parede de um tubo externo metálico,
• de diversos bocais, por meios dos quais os tubos de gás de processo do forno tubular podem ser ligados ao tubo principal coletor,
• sendo que os tubos de gás de processo estendem-se, pelo menos parcialmente, em luvas de guia na área dos bocais,
• e de uma saída de gás, cada uma das quais está ligada ao tubo de gás de processo relacionado, estende-se para dentro do tubo princi- pal coletor, por meio da qual o gás de processo é introduzido no tubo princi- pal coletor em condições operacionais adequadas,
• e pelo menos uma saída de gás está prevista como uma curva- tura de tubo.
Surpreendentemente, foi descoberto que, por meio das saídas
curvadas e a conseqüente aceleração de corrente e homogeneização, bem como com a diminuição associada de perda de pressão no tubo principal coletor, foi possível reduzir significativamente as correntes de perda dentro da camada de isolamento. Isso se deve ao fato de que a perda de pressão 10 reduzida resultante, que não envolve nenhuma outra vantagem para a ope- ração do forno de "cracking" tubular, diminui a força propulsora para as cor- rentes de perda, devido à porosidade da camada de isolamento e, portanto, também as quantidades de calor transportadas para o tubo de envoltório.
Modalidades do tubo principal coletor podem estabelecer que o tubo de gás de processo termine na luva de guia e a saída de gás constitua um prolongamento da luva de guia ou que a saída de gás constitua um pro- longamento do tubo de gás de processo, sendo que a luva de guia é, basi- camente, de formato cilíndrico.
Em outras modalidades do tubo principal coletor, pode ser esta- belecido que
• a área de secção transversal da saída de gás estreita-se em direção à sua extremidade. Isso leva a velocidades de gás mais altas na sa- ída de gás,
• a curvatura da saída de gás varia entre 30° e 90°,
· a extremidade extrema da saída de gás estende-se para den-
tro do tubo principal coletor, até uma profundidade máxima de 40% do diâ- metro livre do tubo principal coletor,
• um tubo metálico interno está previsto dentro do tubo principal
coletor.
O tubo principal coletor é usado em um forno de "cracking" tubu-
lar. Normalmente, um grande número de tubos principais coletores está pre- visto, que formam um sistema coletor. Em consideração às diferentes influ- ências térmicas no centro e ao longo da periferia desse sistema coletor, as diversas saídas de gás nos tubos principais coletores podem ser de modelos diferentes, isto é, nem todas formadas como curvaturas de tubo, ou com curvaturas de tubo de formato diferente.
A figura 1 dá detalhes de uma modalidade vantajosa da presente
invenção, sem estar limitada a essa modalidade específica. A figura 1 mos- tra um segmento do tubo principal coletor 1 de acordo com a presente in- venção e um bocal 2, que estão representados em uma vista em corte.
O bocal 2 está disposto acima do tubo principal coletor 1. O tubo principal coletor 1 consiste em três camadas. A primeira camada é feita de um tubo interno metálico 3, a segunda camada, por uma camada de isola- mento 4, que é feita de concreto refratário, e a terceira camada externa, que consiste no tubo externo ou de envoltório 5. Os bocais 2 (nesta modalidade há apenas um bocal) estão dispostos acima do tubo principal coletor 1. Na área do bocal 2, o tubo de gás de processo 6 da câmara do forno, que não é mostrada, entra em uma luva de guia 7. No exemplo mostrado, o tubo de gás de processo 6 termina na área da camada de isolamento 4 na luva de guia 7. Em sua extremidade livre, a luva de guia 7 está formada como uma curvatura 8, cuja abertura de saída aponta na direção da corrente principal do tubo principal coletor 1.
Listagem de Referências
1 tubo principal coletor
2 bocal
3 tubo interno
4 camada de isolamento
5 tubo externo
6 tubo de gás de processo
7 luva de guia
8 curvatura do tubo
Claims (7)
1. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor para a descarga de gases de processo quentes, transportados em tubos de gás de processo de fornos de "cracking", sendo que o tubo principal coletor está dotado • internamente, de pelo menos uma camada de isolamento de concreto refratária ou revestimento de tijolo refratário, • externamente, de uma parede de um tubo externo metálico, • de diversos bocais, por meios dos quais os tubos de gás de processo do forno tubular podem ser ligados ao tubo principal coletor, • sendo que os tubos de gás de processo estendem-se, pelo menos parcialmente, em luvas de guia na área dos bocais, • e de uma saída de gás ligada ao tubo de gás de processo rela- cionado, sendo que cada um estende-se para dentro do tubo principal cole- tor, por meio da qual o gás de processo é introduzido no tubo principal cole- tor em condições operacionais adequadas, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma saída de gás, ligada ao tubo de gás de proces- so relacionado e que se saliente para dentro do tubo principal coletor, está formada como uma curvatura de tubo em sua extremidade livre.
2. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de gás de processo termina na luva de guia e a saída de gás constitui um prolonga- mento da luva de guia.
3. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saída de gás constitui um prolongamento do tubo de gás de processo e a luva de guia é, basicamente, de formato cilíndrico.
4. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a área de secção transversal da saída de gás estreita-se em direção à sua extremidade.
5. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a curvatura da saída de gás varia entre 30° e 90°.
6. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a extremidade extrema da saída de gás estende-se para dentro do tubo princi- pal coletor, até uma profundidade máxima de 40% do diâmetro livre do tubo principal coletor.
7. Forno de "cracking" tubular, com tubo principal coletor de a- cordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um tubo interno metálico está previsto dentro do tubo principal coletor.
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