BRPI0914495B1 - Forno de decomposição molecular de etileno - Google Patents

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BRPI0914495B1
BRPI0914495B1 BRPI0914495-1A BRPI0914495A BRPI0914495B1 BR PI0914495 B1 BRPI0914495 B1 BR PI0914495B1 BR PI0914495 A BRPI0914495 A BR PI0914495A BR PI0914495 B1 BRPI0914495 B1 BR PI0914495B1
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He Xiou
Wang Guoqing
Li Changli
Zhang Lijun
Shao Chen
Li Guang
Guo Yuping
Li Junke
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China Petroleum & Chemical Corporation
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Description

(54) Título: FORNO DE DECOMPOSIÇÃO MOLECULAR DE ETILENO (51) Int.CI.: C07C 11/04; C07C 4/02; C10G 9/18 (30) Prioridade Unionista: 16/10/2008 CN 200810224277.7 (73) Titular(es): CHINA PETROLEUM & CHEMICAL CORPORATION. SINOPEC ENGINEERING INCORPORATION. BEIJING RESEARCH INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY, CHINA PETROLEUM & CHEMICAL CORPORATION. NANJING INDUSTRIAL FURNACE INSTITUTE OF TIANHUA INSTITUTE OF CHEMICAL MACHINERY & AUTONOMATION (72) Inventor(es): XIOU HE; GUOQING WANG; CHANGLI Ll; LIJUN ZHANG; CHEN SHAO; GUANG Ll; YUPING GUO; JUNKE Ll
1/32 “FORNO DE DECOMPOSIÇÃO MOLECULAR DE ETILENO
Campo da invenção [0001] A presente invenção refere-se geralmente ao campo da indústria petroquímica, e especificamente refere-se a uma estrutura de tubo de forno de um forno de decomposição molecular (“cracking) de etileno sendo usado na indústria petroquímica.
Antecedentes da invenção [0002] Um forno de decomposição molecular é um equipamento crítico em uma planta de etileno. O projeto das bobinas radiantes do forno de decomposição molecular de etileno é um fator critico para determinar a seletividade de decomposição molecular, aumentando os rendimentos de olefinas nos produtos de pirólise e a flexibilidade para diferentes matérias-prima. Melhorar a estrutura e o arranjo das bobinas radiantes tornase a parte mais importante do desenvolvimento tecnológico de fornos de decomposição molecular tubulares. Em décadas recentes, têm sido apresentados alguns arranjos com diferentes estruturas, incluindo o tipo de tubo de separação de linha única com diâmetro variável, tipo de tubo de separação de linhas misturadas de diâmetro variável, tipo de tubo de não separação de diâmetro variável, tipo de tubo de passagem única de diâmetro homogêneo, etc..
[0003] O modo de arranjo dos tubos de forno tem sido desenvolvido a partir do modo original de linha única ao modo de linha dupla. Em relação ao modo de linha única, seria necessário mais espaço de área útil para a mesma capacidade de manufatura, porém, suas vantagens são a uniformidade da distribuição de temperatura, circunferencialmente, em torno dos tubos de forno e que há pouco fenômeno escuro; em relação
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2/32 ao modo de linha dupla, tem-se que ele pode reduzir substancialmente a área útil do forno de decomposição molecular, entretanto, o fenômeno escuro é muito sério e, por isso, a distribuição de temperatura, circunferencialmente, em torno dos tubos de forno é afetada negativamente.
[0004] Lummuns Crest Inc. (US) apresenta um arranjo de forno na patente chinesa CN1067669 tendo seis tubos de passagem primária e um tubo de passagem secundária, os primeiros tubos sendo conectado em seus extremos inferiores, através de um conduto múltiplo (“manifold conduite) ao tubo secundário. Neste tipo de estrutura, tendo seis tubos de passagem primária e um tubo de passagem secundária, quando os tubos de forno são submetidos ao calor e então se expandem, o tubo de passagem secundária primeiramente se expande para baixo, e os tubos de passagem primária se movem para baixo devido à tração do tubo de passagem secundária, onde os tubos de passagem primária mais afastados do tubo de passagem secundária estão sujeitos a menor força, e os tubos de passagem primária mais próximos ao tubo de passagem secundária são submetidos a maior força. Adicionalmente, devido a que os condutos múltiplos superior e inferior são conectados rigidamente, a diferença de expansão entre o tubo de passagem secundária e os tubos de passagem primária pode ser ajustada somente pelo sistema de balanceamento arranjado na entrada dos tubos de passagem primária, e então os resultados são tais que: quando os tubos de passagem primária não podem se mover juntos com o tubo de passagem secundária, os tubos de forno se dobrarão.
[0005] Exxon Chemical Patents Inc. (US) divulga um arranjo na patente CN1259981, e ao mesmo tempo divulga outro arranjo
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3/32 na patente US6528027. A desvantagem comum aos dois diferentes arranjos do tubo radiante é que: como a parte inferior de um tubo de passagem primária se inclina para fora, mas o tubo de passagem secundária não se inclina em uma direção reversa, enquanto o tubo de passagem primária adjacente se inclina na direção do outro lado, os resultados são tais que, quando os tubos radiantes são sujeitos ao aquecimento, as bobinas radiantes em geral não podem ser mantidas em uma única linha, e apresentarão então, naturalmente, duas linhas para eliminar o estresse. O resultado é que, o aquecimento dos tubos radiantes não é uniforme e então tem-se uma diferença de temperatura entre os dois lados das paredes do tubo irradiante, a temperatura do lado adjacente aos queimadores é alta e a temperatura do lado oposto é baixa, portanto, os tubos de forno se dobrarão na direção dos queimadores.
[0006] A patente EP1146105 apresenta um forno de decomposição molecular com um tal arranjo de tubo: bobinas irradiantes de duas passagens são dispostas verticalmente na câmara de combustão (firebox) da seção irradiante, as porções de tubo linear dos tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são arranjados em um plano comum, cada um dos tubos retos de passagem primária e os tubos de passagem secundária, é conectado a um tubo curvo por meio de um tubo em formato de S, respectivamente, os tubos em formato de S dos tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são paralelos, respectivamente, o formato do tubo de conexão curvo pode ser semicircular, semielíptico ou semi-oval, os ângulos formado pelos respectivos tubos curvos com relação ao plano contendo as porções de tubo lineares são os mesmos. Este tipo de arranjo de tubo supera
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4/32 as desvantagens da estrutura de tubo irradiante mencionadas anteriormente. Entretanto, como o tubo de forno 2-1 tem um tubo em formato de Y na porção inferior da “seção de tubo duplo do tubo de passagem primária, a flexão do tubo existiria ainda devido a que os dois tubos conectados ao tubo em Y são diferentes em relação à expansão devido ao aquecimento dos tubos irradiantes.
[0007] Quando a técnica anterior mencionada previamente é revisada, pode-se observar que nenhum dos vários arranjos convencionais de tubo irradiante pode evitar a deformação ou curvatura e deslocamento do tubo. Além disso, este tipo de deformação ou curvatura faz com que o calor do tubo irradiante não seja uniforme, e portanto, os tubos irradiantes se deformarão e deslocarão. A absorção de calor é dessa forma limitada e o tempo de vida dos tubos irradiantes de forno de decomposição molecular é encurtada.
Sumário da invenção [0008] Um objetivo da presente invenção é resolver os problemas da técnica anterior, provendo-se um forno de decomposição molecular de etileno tendo bobinas irradiantes de duas passagens que podem garantir aquecimento uniforme, desempenho mecânico fino e vida útil estendida.
[0009] O objetivo é conseguido através das seguintes soluções técnicas.
[0010] Um forno de decomposição molecular de etileno compreendendo um tanque de vapor a alta pressão, uma seção de convecção, uma seção irradiante, grupos múltiplos de bobinas irradiantes arranjadas verticalmente na câmara de combustão da seção irradiante, queimadores e trocadores de linha de transferência, cada bobina irradiante compreendendo um tubo
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5/32 de passagem primária, um tubo de passagem secundária e um membro de conexão para conectar o tubo de passagem primária e o tubo de passagem secundária; matéria-prima sendo introduzida em um extremo de entrada do tubo de passagem primária e fluindo para fora de um extremo de saída do tubo de passagem secundária; o mencionado tubo de passagem primária e o mencionado tubo de passagem secundária são tubos irradiantes não bifurcados (“non-split), e as linhas de centro dos respectivos tubos irradiantes estão dentro de um plano comum; o mencionado membro de conexão é um membro estrutural tridimensional compreendendo um tubo dobrado de entrada (“inlet bending tube), um tubo dobrado de retorno e um tubo dobrado de saída; cada tubo de passagem primária é conectado a um extremo de um tubo dobrado de entrada no extremo inferior do tubo de passagem primária distante ao extremo de entrada do mesmo, outro extremo do tubo dobrado de entrada é conectado a um extremo de um tubo dobrado de retorno, o outro extremo do tubo dobrado de retorno é conectado a um extremo de um tubo dobrado de saída, e o outro extremo do tubo dobrado de saída é conectado ao extremo inferior de um tubo de passagem secundária que está distante do extremo de saída do mesmo; os mencionados tubos dobrados de entrada e os mencionados tubos dobrados de saída são arranjados em dois lados do plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e os mencionados tubos de passagem secundária, respectivamente; um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de entrada intercepta um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de saída (em uma vista lateral), a linha de intercepção está dentro do plano
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6/32 contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e dos mencionados tubos de passagem secundária, e os mencionados dois planos formados pelas linhas de centro dos tubos dobrados de entrada e dos tubos dobrados de saída são simétricos com respeito ao plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e dos mencionados tubos de passagem secundária; os tubos dobrados de retorno conectando o grupo de tubos dobrados de entrada e o grupo de tubos dobrados de saída são paralelos um em relação ao outro, e suas projeções em uma vista superior são linha retas com o mesmo comprimento; as projeções dos respectivos membros de conexão e uma vista lateral são a mesma linha curva que é simétrica, contínua e fechada.
[0011] Para satisfazer os requerimentos de diminuição de temperatura e redução de queda de pressão durante o processo de decomposição molecular, enquanto se mantém invariável a absorção de calor, as bobinas irradiantes podem ser arranjadas em um modo de variação de diâmetro. Para diferentes requerimentos, o arranjo com variação de diâmetro pode ser concretizado com várias alternativas (incluindo, porém não limitado a, as seguintes alternativas listadas), sendo que o comprimento dos tubos de passagem primária e dos tubos de passagem secundária é o mesmo em cada alternativa: (1) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão, o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária é diferente do diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária e o mencionado membro de conexão, o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária é
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7/32 maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária e o mencionado membro de conexão, esta alternativa é chamada de “variando o diâmetro uma vez;
(2) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão, o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária é igual ao diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária e o mencionado membro de conexão, o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo, esta alternativa é chamada de “variando o diâmetro duas vezes;
(3) o diâmetro interno do tubo de passagem primária é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro de conexão é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária, o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão;
(4) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro de conexão é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária, o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão, o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo , esta alternativa pode ser chamada de “variação de diâmetro triple;
(5) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro
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8/32 de conexão é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária, o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária é maior que o diâmetro interno do mencionado membro de conexão, o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo, esta alternativa pode ser chamada de “variando o diâmetro quatro vezes (quartic); e (6) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária é variacional: o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem primária é maior que o diâmetro interno da porção superior do mesmo.
[0012] Com as arranjos de variação de diâmetro mencionados acima, a área de seção transversal da bobina irradiante aumenta a medida que o processo avança, assim a queda de pressão ao longo do comprimento de tubo é diminuída (as pressões parciais de hidrocarbonetos são diminuídas) e os requerimentos da reação de decomposição molecular são mais satisfatórios, resultando em um desempenho alto de decomposição molecular. Para o mesmo rendimento de produtos de decomposição molecular, a temperatura de decomposição molecular pode ser diminuída; enquanto para a mesma temperatura de decomposição molecular, o rendimento dos produtos de etileno pode ser efetivamente melhorado.
[0013] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, em cada grupo de bobinas irradiantes, os respectivos tubos de passagem primária são paralelos uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos
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9/32 outros; a projeção do plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e os mencionados tubos de passagem secundária em uma vista superior é uma linha reta; os respectivos tubos dobrados de entrada são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de entrada com respeito à mencionada linha reta; os respectivos tubos dobrados de saída são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de saída em relação à mencionada linha reta; o mencionado ângulo de entra é igual ao mencionado ângulo de saída.
[0014] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, em cada grupo de bobinas irradiantes, os respectivos tubos de passagem primária são paralelos os uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos outros; a projeção do plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e os mencionados tubos de passagem secundária em uma vista superior é uma linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada não são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de entrada com respeito à mencionada linha reta; mas para cada tubo irradiante, o mencionado ângulo de entrada é igual ao mencionado ângulo de saída.
[0015] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, as bobinas irradiantes podem compreender pelo menos uma seção de tubo tendo uma placa defletora torcida (“twisted baffle) na mesma, a mencionada placa
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10/32 defletora torcida se estende no interior da seção de tubo ao longo do eixo da mesma para formar duas passagens helicoidais nos lados opostos da mencionada placa defletora torcida, a mencionada placa defletora torcida sendo integralmente formada com a mencionada seção de tubo.
[0016] Tendo placas defletoras torcidas providas no interior das bobinas irradiantes da presente invenção, quando os materiais em processo passam através da superfície da mencionada placa defletora torcida dentro da seção de tubo, a mencionada placa defletora torcida direciona os materiais em processo para longe do centro da seção de tubo, fluindo para frente de modo helicoidal no lugar de simplesmente para frente, de modo a atomizar fortemente para a superfície interna da seção de tubo. Desta forma, a espessura da camada de fluido laminar periférico (a qual normalmente tem uma alta resistência térmica, especialmente quando se tem grande espessura) na superfície interna da seção de tubo é substancialmente diminuída, e portanto, a eficiência de transferência de calor é melhorada. A eficiência de transferência de calor melhorada, por sua vez, diminuía temperatura da parede interna das bobinas irradiantes e assim é restringida a tendência de carbonização, e isto melhorará ainda a eficiência de transferência de calor.
[0017] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o ângulo de torção da mencionada placa defletora torcida está entre 100~360o, o comprimento axial da mencionada seção de tubo com cada ângulo de torção 180o da placa defletora torcida é um passo (Pitch), a proporção do mencionado passo ao diâmetro interno da mencionada seção de tubo está na faixa de 2 até 3; a espessura da mencionada
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11/32 placa defletora torcida substancialmente corresponde àquela da parede da mencionada seção de tubo; em cada seção transversal da mencionada seção de tubo, a zona de transição da superfície da placa defletora torcida para a superfície da mencionada seção de tubo, e vice-versa, tem um formato de um arco circular côncavo.
[0018] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, as mas bobinas irradiantes compreende múltiplas secções de tubo cada uma tendo uma placa defletora torcida na mesma, as múltiplas secções de tubo são arranjadas em pelo menos um comprimento pré-determinado da mencionada bobina irradiante espaçadas entre elas, a distância entre duas secções de tubo adjacentes é de pelo menos dois passos. Este tipo de arranjo faz com que o comprimento total de todas as secções de tubo com a(s) placa(s) seja somente uma pequena parte do comprimento completo das bobinas irradiantes. Portanto, a resistência aos materiais em processo fluindo não seria incrementada substancialmente, de modo que os materiais em processo podem ir para frente em um estado de movimento helicoidal para melhorar a eficiência de transferência de calor, enquanto a velocidade de fluxo do fluxo em processamento não diminuiria substancialmente.
[0019] Com a ajuda da mencionada placa defletora torcida dentro da mencionada seção de tubo, os materiais em processamento são direcionados lateralmente para longe do centro da seção de tubo, de modo a atomizar fortemente sobre a superfície interna da seção de tubo. Desta forma, a espessura da camada de fluxo laminar periférica (a qual normalmente tem uma alta resistência térmica, especialmente quando se tem uma grande espessura) na superfície interna da
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12/32 seção de tubo é diminuída substancialmente. Portanto, a resistência da parede de tubo aos materiais em processo é diminuída, assim pode ser incrementada apropriadamente a velocidade de avanço dos materiais em processo.
[0020] Como a temperatura das paredes internas das bobinas irradiantes do forno de decomposição molecular é diminuída, o tempo de vida das bobinas irradiantes do forno de decomposição molecular é estendido.
[0021] Pelas mesmas razoes, por meio do arranjo da(s) mencionada(s) seção(ões) de tubo com placa(s) defletora(s) torcida(s) no forno de decomposição molecular tubular, a eficiência de transferência de calor pode ser melhorada com um custo baixo, e mencionada maior quantidade de materiais em processamento fluindo pode passar através do forno.
[0022] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o formato de projeção do mencionado tubo dobrado de retorno em uma vista lateral é curvo, semicircular, semi-elíptico ou parabólico.
[0023] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, o mencionado grupo de bobinas irradiantes pode compreender pelo menos duas bobinas irradiantes, e todos os tubos de passagem primária e todos os tubos de passagem secundária em cada grupo de bobinas irradiantes são arranjados coletivamente, respectivamente.
[0024] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, os tubos de passagem secundária de dois grupos de bobinas irradiantes são arranjados de modo adjacente para formar um módulo; uma pluralidade dos mencionados módulos é arranjada dentro da seção de radiação do forno de decomposição, e as linhas de centro de os tubos
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13/32 de passagem primária e os tubos de passagem secundária de cada um dos grupos estão dentro do mesmo plano.
[0025] Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, a seção de radiação do forno de decomposição é arranjada com múltiplos grupos de tubos irradiantes, os tubos de passagem primária de um grupo de tubos irradiantes são arranjados adjacentes aos tubos de passagem secundária de outro grupo de tubos irradiantes, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária de cada um dos grupos estão no mesmo plano.
[0026] Nos arranjos mencionados anteriormente, devido a que as projeções dos respectivos membros de conexão em uma vista lateral são a mesma linha curva que é simétrica, contínua e fechada, quando submetidos a calor, a deformação dos membros de conexão é também simétrica. Portanto, pode-se assegurar que o aquecimento é uniforme, e o arranjo de linha única pode ser mantido sem mudança. Especialmente, os tubos de forno de duas passagens estão dentro do mesmo plano, os membros de conexão dos tubos das duas passagens são arranjados em os dois lados do mencionado plano, o centro de gravidade dos tubos está dentro do plano. Enquanto que os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são arranjados juntos e grupo, respectivamente. Quando os tubos de passagem secundária se expandem para baixo, ambos os membros de conexão e os tubos de passagem primária se movem regularmente na mesma direção, assim quando se opera em um estado de aquecimento, podem ser evitados a curvatura de tubo e a diferenciação de direção de movimento (devido a que o centro de gravidade dos tubos não está dentro do plano dos
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14/32 tubos), e assim assegura-se ainda que os tubos de passagem primária de forno e os tubos de passagem secundária de forno estão dentro do plano central da câmara de forno, e portanto, o objetivo de evitar aquecimento não uniforme é realizado. Consequentemente, fornos tendo um tal arranjo de tubos de forno têm a vantagem de ter um longo tempo de uso e boas propriedades mecânicas, etc..
[0027] Em cada grupo de bobinas irradiantes, os respectivos tubos de passagem primária são paralelos os uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária são paralelos os uns aos outros; a projeção do plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária e dos mencionados tubos de passagem secundária em uma vista superior é uma linha reta. Entretanto, os tubos dobrados de entrada e os tubos dobrados de saída podem ser arranjados de várias maneiras. Uma maneira é que os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de entrada com relação à mencionada linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de saída são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de saída com respeito à mencionada linha reta; o mencionado ângulo de entrada é igual ao mencionado ângulo de saída. Outra maneira é que os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada não sejam paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de entrada com respeito à mencionada linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de saída não são
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15/32 paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de saída com respeito à mencionada linha reta; porém, para cada tubo irradiante, o mencionado ângulo de entrada é igual ao mencionado ângulo de saída.
[0028] Com base em diferentes requerimentos, o mencionado grupo de bobinas irradiantes pode compreender duas ou mais bobinas irradiantes, e todos os tubos de passagem primária e todos os tubos de passagem secundária em cada grupo de bobinas são coletivamente arranjados, respectivamente. A seção de radiação do forno de decomposição molecular é arranjada com múltiplos grupos de tubos de irradiação e o arranjo pode ser de vários modos, um modo é que os tubos de passagem secundária de dois grupos de bobinas irradiantes sejam arranjados adjacentemente de modo a formar um módulo e as linhas de centro dos tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária dos dois grupos encontram-se no mesmo plano; uma pluralidade dos mencionados módulos é arranjada dentro da seção de radiação do forno de decomposição molecular, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária de cada um dos grupos encontram-se dentro do mesmo plano. Outra maneira é que os tubos de passagem primária de um grupo de tubos irradiantes sejam arranjados adjacentes aos tubos de passagem secundária de outro grupo de tubos irradiantes, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária de cada um dos grupos encontram-se dentro do mesmo plano. Com um tal arranjo, quando o arranjo dos tubos tem um número impar, os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária podem ser arranjados
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16/32 alternadamente, e portanto, o aquecimento dos tubos na câmara de combustão da seção de radiação poderia ser mais uniforme. [0029] De acordo com requerimentos práticos, as placas defletoras torcidas podem ser integradas com as zonas de variação de diâmetro dos tubos de modo a reduzir o curto e melhorar o efeito de transferência de calor; as placas defletoras torcidas podem ser arranjadas também em zonas sem variação dos tubos. O objetivo geral é melhorar o efeito de variação de diâmetro de modo a melhorar o desempenho de decomposição molecular. Ou seja, estender o comprimento de execução e melhorar os rendimentos de olefinas.
[0030] Quando se implementa a invenção, o número dos grupos das bobinas irradiantes relaciona-se à capacidade do forno, e pode ser determinado em concordância com as condições de projeto das matérias-prima, a capacidade do forno de decomposição molecular, o comprimento de execução, etc..
[0031] Falando de forma geral, quando comparada com as tecnologias da técnica anterior, a presente invenção prove os seguintes efeitos beneficiais:
(1) Como as bobinas irradiantes da presente invenção são arranjadas de uma maneira que varia o diâmetro, especialmente de modo contínuo e múltiplo de variar o diâmetro, a seção transversal da bobina irradiante aumenta a medida que o processo de decomposição avança, dessa forma é diminuída a queda de pressão dentro do comprimento do tubo e então os requerimentos da reação de decomposição molecular são melhor satisfeitos, resultando em um alto desempenho de decomposição molecular. Para o mesmo rendimento de produtos de decomposição molecular, a temperatura de decomposição
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17/32 molecular pode ser abaixada; por outro lado, para a mesma temperatura de decomposição molecular, o rendimento dos produtos de olefinas pode ser efetivamente melhorado.
(2) A temperatura da parede de tubo dos tubos irradiantes durante a operação prática é diminuída. O comprimento de execução é estendido e os tempos de aumento e diminuição da temperatura da câmara de combustão podem ser reduzidos. Os tubos de forno possuem bom desempenho mecânico e portanto não são propensos a se dobrarem. O tempo de vida dos tubos pode ser estendido para 2 a 3 anos adicionais.
(3) Como mencionado acima, devido à provisão da(s) seção(ões) de tubo com placa(s) defletora(s) torcida(s) interna(s) nas bobinas irradiantes do forno de decomposição molecular de etileno da presente invenção, o forno de decomposição molecular de etileno da presente invenção proverá uma melhor eficiência de transferência de calor, menor tendência à carbonização (coking), propriedades de operação estável e confiável, e adicionalmente, tempo de vida estendido do aparelho.
Breve descrição das figuras [0032] A figura 1 e uma vista esquemática do forno de decomposição molecular da presente invenção;
[0033] A figura 2 apresenta um grupo de vistas esquemáticas (vista frontal, vista lateral e vista superior) mostrando um grupo de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0034] A figura 3 apresenta um grupo de vistas esquemáticas (vista frontal, vista lateral e vista superior) mostrando um grupo de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
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18/32 [0035] A figura 4 é uma vista superior esquemática mostrando o arranjo de dois grupos de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0036] A figura 5 é uma vista superior esquemática mostrando o arranjo de dois grupos de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0037] A figura 6 é uma vista superior esquemática mostrando o arranjo de dois grupos de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0038] A figura 7 apresenta um grupo de vistas esquemáticas mostrando um grupo de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0039] A figura 8 apresenta um grupo de vistas esquemáticas mostrando um grupo de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0040] A figura 9 apresenta um grupo de vistas esquemáticas mostrando um grupo de bobinas irradiantes em concordância com uma concretização da presente invenção;
[0041] A figura 10 é uma vista lateral esquemática mostrando uma seção de tubo com uma placa defletora torcida em concordância com uma concretização da presente invenção, sendo que as posições de seção transversal B-B, C-C e D-D são mostradas;
[0042] A figura 11 é uma vista inferior esquemática observada de acordo com a seta A ou a seta E da figura 10; [0043] A figura 12 é uma vista em seção transversal tomada ao longo da linha B-B da figura 10;
[0044] A figura 13 é uma vista em seção transversal tomada ao longo da linha C-C da figura 10; e [0045] A figura 14 é uma vista em seção transversal tomada
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19/32 ao longo da linha D-D da figura 10.
Descrição detalhada da invenção [0046] A presente invenção será descrita em detalhe, a seguir, com referência às figuras que acompanham.
[0047] Como mostrado na figura 1, o forno de decomposição molecular de etileno, em concordância com a presente invenção, compreende um tanque de vapor a alta pressão 1, uma seção de convecção 2, uma seção de radiação 3, múltiplos grupos de bobinas irradiantes 4 arranjados verticalmente na seção de radiação, os queimadores 5 e os trocadores de transferência de linha 6.
[0048] Como mostrado na figura 2, cada bobina irradiante compreende um tubo de passagem primária 7, um tubo de passagem secundária 8 e um membro de conexão 9 para conectar o tubo de passagem primária e o tubo de passagem secundária; matéria-prima é introduzida em um extremo de entrada do tubo de passagem primária 7 e flui para fora a partir de um extremo de saída do tubo de passagem secundária 8.
[0049] O mencionado tubo de passagem primária 7 e o mencionado tubo de passagem secundária 8 são tubos de forno não bifurcados, e as linhas de centro dos respectivos tubos de forno encontram-se em um plano comum; o diâmetro de o mencionado tubo de passagem primária 7, o mencionado tubo de passagem secundária 8 e o mencionado membro de conexão 9 é variado pelo menos uma vez.
[0050] O mencionado membro de conexão 9 é um membro estrutural tridimensional compreendendo um tubo dobrado de entrada 10, tubo dobrado de retorno 11 e um tubo dobrado de saída 12; cada tubo de passagem primária 7 é conectado a um extremo de um tubo dobrado de entrada 10 em um extremo do
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20/32 tubo de passagem primária 7 distante do extremo de entrada do
mesmo, o outro extremo do tubo dobrado de entrada 10 é
conectado a um extremo de um tubo dobrado de retorno 11, o
outro extremo do tubo dobrado de retorno 11 é conectado a um
extremo de um tubo dobrado de saída 12, e o outro extremo do tubo dobrado de saída 12 é conectado a um extremo de um tubo de passagem secundária 8 que está distante do extremo de saída do mesmo.
[0051] Os mencionados tubos dobrados de entrada 10 e os mencionados tubos dobrados de saída 12 são arranjados em dois lados do plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária 7 e os mencionados tubos de passagem secundária 8, respectivamente; um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de entrada 10 intersecta um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de saída 12, a linha de interseção está dentro do plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária 7 e os mencionados tubos de passagem secundária 8, e os dois mencionados planos formados pelas linhas de centro dos tubos dobrados de entrada e os tubos dobrados de saída são simétricos em relação ao plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária e os mencionados tubos de passagem secundária; os tubos dobrados de retorno 11 conectando o grupo de tubos dobrados de entrada 10 e o grupo de tubos dobrados de saída 12 são paralelos os uns aos outros, e suas projeções em uma vista superior são linhas retas com o mesmo comprimento; o formato dos tubos dobrados de retorno 11 em uma vista lateral é semicircular. As projeções dos respectivos membros de conexão 9 na vista
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21/32 lateral são a mesma linha curva que é simétrica, contínua e fechada.
[0052] Em cada grupo de bobinas irradiantes, os respectivos tubos de passagem primária 7 são paralelos os uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária 8 são paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária 7 e os tubos de passagem secundária 8 são paralelos os uns aos outros; a projeção do plano contendo as linhas centros de os mencionados tubos de passagem primária 7 e os mencionados tubos de passagem secundária 8 em uma vista superior é uma linha reta. Entretanto, os tubos dobrados de entrada 10 e os tubos dobrados de saída 12 podem ser arranjados de várias maneiras:
[0053] Uma maneira é mostrada na figura 2: os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de entrada com respeito à mencionada linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de saída são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de saída com respeito à mencionada linha reta; o mencionado ângulo de entrada é igual ao mencionado ângulo de saída, preferivelmente 70o.
[0054] Outra maneira é que: os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada 10 não são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de entrada com respeito à mencionada linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de saída 12 não são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de saída com respeito à mencionada linha reta, com os ângulos variando em
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22/32 uma faixa de 65o a 90o; porém, para cada tubo irradiante, o mencionado ângulo de entrada é igual ao mencionado ângulo de saída.
[0055] Com base em diferentes requerimentos, um gruo de bobinas irradiantes pode compreender duas ou mais bobinas irradiantes, e todos os tubos de passagem primária 7 e todos os tubos de passagem secundária 8 em cada grupo de bobinas irradiantes são coletivamente arranjados, respectivamente. A seção de radiação do forno de decomposição molecular é arranjado com múltiplos grupos de tubos irradiantes e o arranjo pode ser de várias maneiras. Uma maneira é que: os tubos de passagem secundária de dois grupos de bobinas irradiantes sejam arranjados de forma adjacente de modo a formar um módulo e as linhas de centro de os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária dos dois grupos encontram-se dentro do mesmo plano; os tubos dobrados de entrada dos membros de conexão do primeiro grupo e os tubos dobrados de entrada dos membros de conexão do segundo grupo são arranjados em dispositivos lados opostos (figura 4) ou do mesmo lado (figura 5); uma pluralidade dos mencionados módulos é arranjada dentro da seção de radiação do forno de decomposição molecular, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária 7 e os tubos de passagem secundária 8 de cada um dos grupos estão dentro do mesmo plano. Outra maneira é mostrada na figura 6: os tubos de passagem primária de um grupo de tubos irradiantes são arranjados adjacentes aos tubos de passagem secundária de outro grupo de tubos irradiantes, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária e os tubos de passagem secundária de cada um dos grupos estão dentro do mesmo plano.
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23/32 [0056] Para satisfazer os requerimentos de diminuição de temperatura e redução de queda de pressão durante o processo de decomposição molecular, enquanto se mantém invariável a absorção de calor, as bobinas irradiantes podem ser arranjadas de uma maneira na qual varia-se o diâmetro. Para requerimentos diferentes, o arranjo com variação de diâmetro pode ser realizado com várias alternativas:
[0057] Alternativa A: o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária 7 é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão 9, o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária é diferente do diâmetro interno do mencionado membro de conexão 9, e o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária 8 também é diferente do diâmetro interno da porção inferior do mesmo (figura 7);
[0058] Alternativa B: o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária 7 é variado (o diâmetro interno da porção superior difere do diâmetro interno da porção inferior), o diâmetro interno do membro de conexão 9 é igual ao da porção inferior do tubo de passagem primária 7 e o diâmetro interno do tubo de passagem secundária é homogêneo (invariável) (figura 8);
[0059] Alternativa C: o diâmetro interno do tubo de passagem primária 7 é variado (o diâmetro interno da porção superior difere do diâmetro interno da porção inferior), o diâmetro interno do membro de conexão 9 é igual ao da porção inferior do tubo de passagem primária 7, o diâmetro interno da porção inferior do tubo de passagem secundária 8 difere do diâmetro interno do membro de conexão 9, e o diâmetro interno da porção superior do tubo de passagem secundária 8 difere do
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24/32 da porção inferior do mesmo (figura 9).
[0060] Quando se implementa a invenção, o número dos grupos de tubos de forno refere-se à capacidade do forno, e pode ser determinado em concordância com as condições de projeto das matérias-prima, o rendimento do forno de decomposição molecular, o comprimento de execução, etc..
[0061] Os parâmetros de desempenho de processo de diferentes concretizações adotando 48 bobinas irradiantes são os seguintes:
Concretização comparativa (diâmetro homogêneo)
Tabela 1: parâmetros estruturais (diâmetro homogêneo)
Passagem primária Membro de conexão Passagem secundária Total
Número de tubos 48 48 48
Diâmetro interno de tubos: m 0,5707 0,5707 0,5707
Diâmetro externo de tubos: m 0,0707 0,0707 0,0707
Comprimento dos tubos: m 11,6185 2,6885 11,6185 25,9255
Concretização 1 (variando diâmetro uma vez)
Tabela 2: parâmetros estruturais (variando diâmetro uma vez)
Passagem primária Membro de conexão Porção superior de passagem secundária Total
Número de tubos 48 48 48
Diâmetro interno de tubos: m 0,0510 0,0510 0,0635
Diâmetro externo de tubos: m 0,0646 0,0646 0,0771
Comprimento dos tubos: m 11,6185 2,6885 11,6185 25,9255
Concretização 2 (variando diâmetro duas vezes)
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Tabela 3: parâmetros estruturais (variando diâmetro duas vezes)
Porção superior de passagem primária Porção inferior de passagem primária, Membro de conexão, porção inferior de passagem sec. Porção superior de passagem secundária Total
Número de tubos 48 48 48
Diâmetro interno de tubos: m 0,0510 0,05577 0,0635
Diâmetro externo de tubos: m 0,0646 0,0694 0,0811
Comprim.dos tubos: m 8,6010 8,4415 8,8830 25,9255
Concretização 3 (variando diâmetro três vezes)
Tabela 4: parâmetros estruturais (variando diâmetro três vezes)
Porção superior de pas. primária Porção inferior de pas. primária, Membro de conexão Porção superior de pas. secundária Porção superior de pas. secundária Total
Número de tubos 48 48 48 48
Diâmetro interno de tubos: m 0,0510 0,0540 0,0580 0,0641
Diâmetro externo de tubos: m 0,0646 0,0676 0,0716 0,0817
Comprim. dos tubos: m 7,5000 6,8070 5,9600 5,6585 25,9255
[0062] Adicionalmente, como mostrado nas figuras de 10 a
14, a presente invenção também prove uma seção de tubo 100 com placa defletora torcida. A partir da vista em seção mostrada na figura 11, pode ser observado que a seção de tubo
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100 com uma placa defletora torcida de acordo com a presente invenção, compreende um tubo ou uma porção de cano (flue) 110 e uma placa defletora torcida ou porção agitadora 120. A mencionada porção de placa defletora torcida 120 é integrada com a mencionada porção de tubo 110 da seção de tubo 100. Como mostrado na figura 11, a mencionada porção de placa defletora torcida 120 se estende diametralmente através da mencionada porção de tubo 110, de modo a dividir a cavidade interna da seção de tubo 100 em um par de passagens 130 e 140 para os materiais em processo fluindo. As mas passagens 130 e 140 têm substancialmente a mesma área de seção transversal. [0063] De acordo com o conceito da presente invenção, em toda seção transversal da mencionada seção de tubo 100, cada uma das zonas de transição entre a superfície da mencionada placa defletora torcida e a superfície de parede interna da mencionada seção de tubo 100 nas passagens 130 e 140, ou seja, as porções de esquina 50, 160, 170 e 180 como mostrado na figura 11, estão no formato de um arco circular côncavo. Especificamente, o raio desse arco circular côncavo não pode ser muito longo, caso contrário, as passagens 130 e 140 serão muito obliquas como para limitar a taxa de fluxo dos materiais em processo. Por outro lado, o raio do mencionado arco circular côncavo não pode ser muito curto, caso contrário, os materiais em processo formarão remoinho e será fácil que comece a carbonização nas porções de esquina.
[0064] O comprimento da seção de tubo com placa defletora torcida, como mostrado na figura 10, é um passo. Portanto, a vista extrema observada na direção da seta A é a mesma que a observada na direção da seta E. Como mostrado na figura 11, a porção de placa defletora torcida 120 está em estado
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27/32 horizontal.
[0065] A figura 12 mostra uma vista em seção da seção de tubo 100 da figura 10, a qual está localizada no ponto de bí do comprimento completo da seção de tubo 100 a partir do extremo esquerdo do mesmo. Como mostrado na figura 12, a placa defletora torcida 120 está em um estado inclinado com um ângulo de inclinação de 45o para a esquerda e para cima.
[0066] A figura 13 mostra uma vista em seção da seção de
tubo 100 da figura 10, a qual está localizada no ponto de 1/2
do comprimento completo da seção de tubo 100 a partir do
extremo esquerdo do mesmo. Como mostrado na figura 13, a
placa defletora torcida 120 está em um estado vertical.
[0067] A figura 14 mostra uma vista em seção da seção de tubo 100 da figura 10, a qual está localizada no ponto de ¾ do comprimento completo da seção de tubo 100 a partir do extremo esquerdo do mesmo. Como mostrado na figura 14, a placa defletora torcida 120 está em um estado inclinado com um ângulo de inclinação de 45o para a direita e para cima. [0068] Em uma palavra, na presente invenção, a forma geométrica e as dimensões em todas as secções transversais da seção de tubo 100 são sempre as mesmas, a diferença está somente em que a porção de placa defletora torcida 120 encontra-se em ângulos diferentes de inclinação. O formato tridimensional da porção de placa defletora torcida 120 pode ser imaginado com as figuras 10 a 14.
[0069] Na prática, a porção de placa defletora torcida 120 pode ser torcida em ambos os modos segundo a mão direita e segundo a mão esquerda.
[0070] A porção de placa defletora torcida 120 pode ser arranjada diametralmente ou não diametralmente (distante da
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28/32 direção de diâmetro). Quando arranjada não diametralmente, as passagens 130 e 140 teriam diferentes áreas de seção transversal.
[0071] A seção transversal da porção de placa defletora torcida 120 pode ser linear (como mostrado nas figuras de 10 a 14), ou pode ser curvilínea (não mostrado).
[0072] De acordo com requerimentos práticos, a porção de placa defletora torcida 120 pode ser projetada para ter uma forma mais complexa de modo a dividir a cavidade interna da seção de tubo em mais de duas passagens para os materiais em processo fluindo.
[0073] Na presente invenção, o termo “passo” S refere-se a um comprimento axial da seção de tubo a cada ângulo de torção de 180o da placa defletora torcida. O termo “proporção de torção” Y refere-se à proporção entre o passo S e o diâmetro interno D da mencionada seção de tubo, ou seja, Y=S/D.
[0074] Consequentemente, quando o valor de Y é menor, o grau de torção da placa defletora torcida é mais alto. Portanto, os materiais em processo na seção de tubo têm uma tendência maior a fluir lateralmente, a eficiência de transferência de calor é melhor, e a tendência à carbonização pode ser melhor diminuída. Entretanto, se o valor de Y é muito pequeno, a resistência aos materiais em processo fluindo seria aumentada fortemente e então a velocidade de fluxo dos materiais em processo poderia ser limitada.
[0075] Por outro lado, quando o valor de Y é maior, o grau de torção da placa defletora torcida é menor. Portanto, os materiais em processo na seção de tubo têm uma menor tendência a fluir lateralmente, a resistência aos materiais em processo fluindo poderia diminuir e assim a velocidade de
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29/32 fluxo dos materiais em processo poderia ser melhorada. Entretanto, a eficiência de transferência de calor diminuiría, e a tendência à carbonização diminuiría menos. Portanto, é importante determinar uma proporção de torção apropriada. Na presente invenção, Y = 2,5 pode mostrar um efeito perfeitamente bom; enquanto o aparelho trabalharia muito bem se Y é selecionado da faixa indo de 2 a 3. Se a seção de tubo com placa defletora torcida é axialmente provida em todo o comprimento de tubos de forno, a eficiência da transferência de calor pode ser fortemente aumentada. Entretanto, a resistência aos materiais em processo fluindo poderia também aumentar grandemente e portanto, a velocidade de fluxo poderia diminuir. Por essa razão, na presente invenção, a seção de tubo com placa defletora torcida é arranjada somente em alguns lugares dos tubos de forno, e duas secções de tubo adjacentes com placa defletora torcida são separadas uma da outra por um certo comprimento do tubo sem placa defletora torcida (seção de tubo vazia). Como os materiais em processo possuem uma força inercial helicoidal quando abandonam a seção de tubo com placa defletora torcida, os materiais em processo podem ainda fluir para frente enquanto se movem de forma helicoidal dentro da seção de tubo vazia.
[0076] O intervalo entre duas secções de tubo adjacentes com placa defletora torcida pode ser ajustado em pelo menos 5 passos. Em concordância com algumas concretizações preferidas, o intervalo pode ser de 15 a 20 passos.
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Tabela 5: comparação de exemplo comparativo e as concretizações
Exemplo comparativo Concretização 1 Concretização 2 Concretização 3
Sem placa defl. torc. Com placa defl. torc. Sem placa defl. torc. com placa defl. torc. Sem Placa defl. torc. Com placa defl. torc. Sem placa defl. torc. Com placa defl. torc.
Quantidade entrante de hidrocarbonato Kg/h por forno 30000,00 30000,00 30000,00 30000,00 30000,00 30000,00 30000,00 30000,00
Vapor diluente Kg/h por forno 15000,00 15000,00 15000,00 15000,00 15000,00 15000,00 15000,00 15000,00
Proporção água/óleo Wt proporção 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000
Temperatura de entrada de seção de radiação oC 620,00 620,00 620,00 620,00 620,00 620,00 620,00 620,00
Temperatura de saída de seção de radiação oC 840 840 840 840 840 840 840 840
Pressão de entrada de seção de radiação MPa(G) 0,1753 0,1885 0,1634 0,175 0,1566 0,1673 0,1523 0,1622
Pressão de saída de seção de radiação MPa(G) 0,1084 0,1085 0,1062 0,1063 0,105 0,105 0,1043 0,1044
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Tabela 5 (continuação)
Queda de pressão total de seção de radiação MPa 0,0669 0,0800 0,0572 0,0687 0,0516 0,0623 0,048 0,0578
Media de tempo residente na entrada e saída seg 0,2023 0,2045 0,2144 0,2166 0,2234 0,2256 0,2302 0,2323
Media de resistência térmica de tubos GJ/m2h 0,3111 0,3118 0,3035 0,304 0,2987 0,2992 0,2952 0,2957
Rendimento de etileno wt% 28,83 28, 96 29, 27 29,39 29, 57 29, 7 29, 77 29,89
Rendimento de propileno wt% 15,2 15, 17 15,09 15,06 15 14, 95 14, 92 14, 87
Rendimento de butadieno wt% 5, 85 5, 84 5, 83 5, 83 5, 81 5, 8 5, 8 5,79
Rendimento total wt% 49, 88 49, 97 50,19 50,28 50,38 50,45 50,49 50,55
Comprimento de execução Dia 69 77 70 78 71 80 72 82
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32/32 [0077] Quando se observa a tabela 5, pode-se ver que:
[0078] Quando a placa defletora torcida é adicionada, as respectivas propriedades são melhores, exceto que a queda de pressão aumenta um pouco.
[0079] Quanto mais frequente a variação de diâmetro, tanto melhores as propriedades.
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Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Forno de decomposição molecular de etileno, compreendendo um tanque de vapor a alta pressão (1), uma seção de convecção (2), uma seção de radiação (3), grupos múltiplos de bobinas irradiantes (4) arranjadas verticalmente na câmara de combustão da seção de radiação (3), queimadores (5) e trocadores de linha de transferência (6), cada bobina irradiante compreendendo um tubo de passagem primária (7), um tubo de passagem secundária (8) e um membro de conexão (9) para conectar o tubo de passagem primária (7) e o tubo de passagem secundária (8); matéria-prima sendo introduzida em um extremo de entrada do tubo de passagem primária (7) e fluindo para fora de um extremo de saída do tubo de passagem secundária (8), caracterizado pelo fato de:
    o mencionado tubo de passagem primária (7) e o mencionado tubo de passagem secundária (8) serem tubos irradiantes de não bifurcados, e as linhas de centro dos respectivos tubos irradiantes estarem dentro de um plano comum;
    o mencionado membro de conexão (9) ser um membro estrutural tridimensional compreendendo um tubo dobrado de entrada (10), um tubo dobrado de retorno (11) e um tubo dobrado de saída (12); cada tubo de passagem primária (7) é conectado a um extremo de um tubo dobrado de entrada (10) no extremo inferior do tubo de passagem primária (7) distante ao extremo de entrada do mesmo, outro extremo do tubo dobrado de entrada (10) é conectado a um extremo de um tubo dobrado de retorno (11) , o outro extremo do tubo dobrado de retorno (11) é conectado a um extremo de um tubo dobrado de saída (12), e o outro extremo do tubo dobrado de saída (12) é conectado ao extremo inferior de um tubo de passagem secundária (8) que
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  2. 2/7 está distante do extremo de saída do mesmo;
    os mencionados tubos dobrados de entrada (10) e os mencionados tubos dobrados de saída (12) serem arranjados em dois lados do plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária (7) e os mencionados tubos de passagem secundária (8), respectivamente; um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de entrada (10) intercepta um plano formado pelas linhas de centro de um grupo de tubos dobrados de saída (12) (em uma vista lateral), a linha de intercepção está dentro do plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária (7) e os mencionados tubos de passagem secundária (8), e os mencionados dois planos formados pelas linhas de centro dos tubos dobrados de entrada (10) e dos tubos dobrados de saída (12) são simétricos com respeito ao plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária (7) e dos mencionados tubos de passagem secundária (8); os tubos dobrados de retorno conectando o grupo de tubos dobrados de entrada (10) e o grupo de tubos dobrados de saída (12) são paralelos os uns aos outros, e suas projeções em uma vista superior são linha retas com o mesmo comprimento; as projeções dos respectivos membros de conexão (9) em uma vista lateral são a mesma linha curva que é simétrica, contínua e fechada; e os diâmetros internos das mas bobinas irradiantes (4) serem selecionadas de um grupo consistindo de:
    (i) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7) é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária (8) é diferente do diâmetro interno de o
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  3. 3/7 mencionado tubo de passagem primária (7) e o mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária (8) é maior que o diâmetro interno de o mencionado tubo de passagem primária (7) e o mencionado membro de conexão (9);
    (ii) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7) é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é igual ao diâmetro interno de o mencionado tubo de passagem primária (7) e o mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo;
    (iii) o diâmetro interno do tubo de passagem primária (7) é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9) é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7), o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem secundária (8) é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9);
    (iv) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7) é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9) é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7), o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é igual ao diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo;
    (v) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem
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  4. 4/7 primária (7) é homogêneo, o diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9) é maior que o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7), o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é maior que o diâmetro interno do mencionado membro de conexão (9), o diâmetro interno da porção superior do mencionado tubo de passagem secundária (8) é maior que o diâmetro interno da porção inferior do mesmo; e (vi) o diâmetro interno do mencionado tubo de passagem primária (7) é variacional: o diâmetro interno da porção inferior do mencionado tubo de passagem primária (7) é maior que o diâmetro interno da porção superior do mesmo.
    2. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de em cada grupo de bobinas irradiantes (4), os respectivos tubos de passagem primária (7) serem paralelos uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária (8) serem paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária (7) e os tubos de passagem secundária (8) serem paralelos os uns aos outros; sendo que a projeção do plano contendo as linhas de centro dos mencionados tubos de passagem primária (7) e os mencionados tubos de passagem secundária (8) em uma vista superior é uma linha reta; os respectivos tubos dobrados de entrada (10) são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de entrada com respeito à mencionada linha reta; os respectivos tubos dobrados de saída (12) são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando o mesmo ângulo de saída em relação à mencionada linha reta; o mencionado ângulo de entra é igual ao mencionado ângulo de
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  5. 5/7 saída .
    3. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de em cada grupo de bobinas irradiantes (4), os respectivos tubos de passagem primária (7) serem paralelos os uns aos outros, os respectivos tubos de passagem secundária (8) serem paralelos os uns aos outros, e os tubos de passagem primária (7) e os tubos de passagem secundária (8) serem paralelos os uns aos outros; sendo que a projeção do plano contendo as linhas de centro de os mencionados tubos de passagem primária (7) e os mencionados tubos de passagem secundária (8) em uma vista superior é uma linha reta; os mencionados respectivos tubos dobrados de entrada (10) não são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de entrada com respeito à mencionada linha reta; os respectivos tubos dobrados de saída (12) não são paralelos os uns aos outros com suas projeções em uma vista superior formando diferentes ângulos de saída em relação à mencionada linha reta; porém para cada tubo irradiante, o mencionado ângulo de entra é igual ao mencionado ângulo de saída.
    4. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de as bobinas irradiantes compreenderem pelo menos uma seção de tubo (100) tendo uma placa defletora torcida (120) no mesmo, a mencionada placa defletora torcida (120) se estendendo no interior da seção de tubo (100) ao longo do eixo da mesma para formar duas passagens helicoidais nos lados opostos da mencionada placa defletora torcida (120), a mencionada placa defletora torcida (120) sendo integralmente formada com a mencionada seção de tubo (100).
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  6. 6/7
    5. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o ângulo de torção da mencionada placa defletora torcida (120) estar entre 100~360o, sendo que o comprimento axial da mencionada seção de tubo (100) com cada ângulo de torção 180o da placa defletora torcida (120) é um passo (pitch), a proporção do mencionado passo ao diâmetro interno da mencionada seção de tubo (100) está na faixa de 2 até 3; a espessura da mencionada placa defletora torcida (120) substancialmente corresponde àquela da parede da mencionada seção de tubo (100); em cada seção transversal da mencionada seção de tubo (100), a seção de transição da superfície da placa defletora torcida (120) para a superfície da mencionada seção de tubo (100), e vice-versa, tem um formato de arco circular côncavo.
    6. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de as mencionadas bobinas irradiantes compreenderem múltiplas secções de tubo (100) cada uma tendo uma placa defletora torcida (120) na mesma, as múltiplas seções de tubo (100) são arranjadas em pelo menos um comprimento pré-determinado da mencionada bobina irradiante espaçadas entre elas, a distância entre duas seções de tubo (100) adjacentes é de pelo menos cinco passos.
  7. 7. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o formato de projeção do mencionado tubo dobrado de retorno (11), em uma vista lateral, ser curvo, semicircular, semi-elíptico ou parabólico.
  8. 8. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mencionado
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    7/7 grupo de bobinas irradiantes (4) compreender pelo menos duas bobinas irradiantes (4), e todos os tubos de passagem primária (7) e os tubos de passagem secundária (8) em cada grupo de bobinas irradiantes (4) serem coletivamente arranjados, respectivamente.
  9. 9. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os tubos de passagem secundária (8) de dois grupos de bobinas irradiantes (4) serem arranjados de modo adjacente para formar um módulo; uma pluralidade dos mencionados módulos é arranjada dentro da câmara de combustão do forno de decomposição, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária (7) e os tubos de passagem secundária (8) de cada um dos grupos estão dentro do mesmo plano.
  10. 10. Forno de decomposição molecular de etileno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de múltiplos grupos de bobinas irradiantes (4) serem arranjados na câmara de combustão do forno de decomposição molecular, os tubos de passagem primária (7) de um grupo de tubos irradiantes são arranjados adjacentes aos tubos de passagem secundária (8) de outro grupo de tubos irradiantes, e as linhas de centro de os tubos de passagem primária (7) e os tubos de passagem secundária (8) de cada um dos grupos estão no mesmo plano.
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