CS256262B1

CS256262B1 - Furnace for hydrocarbons' thermal cracking process

Info

Publication number: CS256262B1
Application number: CS859174A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Fiedler; Vojtech Novotny
Original assignee: Lubomir Fiedler; Vojtech Novotny
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS917485A1

Abstract

Základním reakčním prvkem pece je svislá dvoutrubka, horním koncem vyvedena z radiační komory a nad ní plynule přecházející ve výměníkovou část, kterou tvoří uzavřený trubkový výměník. Výměník je s dvoutrubkou spojen prostřednictvím souosých přechodových dílců, doplněných popřípadě o spojovací dílec. Přechodové dílce spolu se spojovacím díloem vyrovnávají rozměrové rozdíly mezi výměníkem a dvoutrubkou a zprostředkují přestup předehřáté suroviny z mezitrubkového prostoru výměníku do prostoru mezi vnější a vnitřní trubkou. V alternativním provedení mohou přestup suroviny zajistit vybrání provedená v okrajové části spodní trubkovnice, tvarově se shodující s profilem drážek v navazující horní části vnitřního přechodového dílce. Horní trubkovnice je vyjímatelně uložena v přírubě výměníku, takže trubkový svazek spolu se spodní trubkovnicí a na ní napojenou vnitřní trubkou mohou být volně vyjmuty z pláště výměníku. Pec je určena pro milisekundový proces pyrolýzy s tzv. transfer-line oracking", kdy^se štěpná reakoe zahájí při průchodu předehřáté suroviny vnější trubkou, vyhřívanou sálavým teplem stěnových hořáků, a dobíhá v prostoru vnitřní trubky, s částečným ochlazením pyroplynu v horní části vnitřní trubky.The basic reaction element of the furnace is vertical double pipe, led out at the top from and above the radiation chamber in the heat exchanger part they form closed tube exchanger. The exchanger is with twin tube connected by coaxial transition components, optionally added o connecting piece. Gradient parts together dimensional ones are aligned with the workpiece differences between exchanger and double pipe a mediate the transfer of the preheated feedstock from the inter-tube space of the exchanger to the space between the outer and inner tubes. IN alternatively, the transfer of raw material may be ensure recesses made in marginal part of the lower tube sheet, in shape matching the groove profile in the downstream upper part of the inner transition panel. The upper tube sheet is removably mounted in the exchanger flange, so the tube bundle together with the bottom tube plate attached to it the inner tube can be freely removed from the exchanger shell. The furnace is intended for the millisecond process of pyrolysis with so-called. transfer-line oracking "when fissile reakoe commences as the preheated feed passes outer tube, radiant radiant heat the wall burners, and run down in space inner tubes, with partial cooling pyrolysis at the top of the inner tube.

Description

Vynález se týká nového vytvoření pece pro tepelné štěpení uhlovodíkových surovin, za normální teploty plynných či kapalných. Pec je určena zejména pro proces tepelné pyrolýzy uhlovodíků, vedený za relativně vysokých teplot a tlaků, při velmi krátké době zdržení suroviny v reakčním prostoru za účelem výroby nižších olefinů, zejména etylenu.The present invention relates to a new furnace for the thermal cleavage of hydrocarbon feedstocks at normal gas or liquid temperature. The furnace is intended in particular for a process of thermal pyrolysis of hydrocarbons, conducted at relatively high temperatures and pressures, with a very short residence time of the feedstock in the reaction space to produce lower olefins, especially ethylene.

Klasický proces tepelné pyrolýzy plynných či kapalných uhlovodíků se obvykle provádí v přítomnosti ředící páry, při teplotách 700 až 850° C a době zdržení suroviny 0,3 až 1,0 s v trubkových peoích, jejichž reakční prostor tvoří, nejčastěji trubkový had, bu3 jednoduchý, nebo rozvětvený. Trubkový had je vyhříván sálavým teplem bezplamenných hořáků, umístěných ve · stěnách, případně stropu či dně pece. Vnitřní průměr trubkového hadu se pohybuje v rozmezí 75 <žL 160 mm, celková délka hadu v rozmezí 45 120 m.The classical process of thermal pyrolysis of gaseous or liquid hydrocarbons is usually carried out in the presence of dilution steam, at temperatures of 700 to 850 ° C and a residence time of 0.3 to 1.0 s in pipe tubes whose reaction space is or branched. The tubular coil is heated by the radiant heat of flame-free burners located in the walls or ceiling or bottom of the furnace. The inner diameter of the tubular coil is in the range of 75 ž L 160 mm, the total length of the coil in the range of 45 120 m.

Spaliny z radiační sekce trubkové pece jsou vedeny do kon-’ vekční sekce, kde se jejich tepla využívá k odpaření a předehřevu uhlovodíkové suroviny, případně k přehřátí ředící páry či k předehřevu spalovacího vzduchu anebo napájecí vody pro vysokotlaké výměníky, v nichž se plynný produkt reakce, tj. pyroplyn bezprostředně po výstupu z reakčního prostoru ochladí, přičemž se tepla odebraného pyroplynu využije k výrobě vysokotlaké páry, případně k přehřátí této páry. Vysokotlaká párjt z výměníků pak slouží kupříkladu k pohonu kompresorů v procesu nízkoteplotního dělení produktů pyrolýzy.The flue gases from the radiation section of the tube furnace are led to a convection section where their heat is used to vaporize and preheat the hydrocarbon feedstock, eventually to overheat the dilution steam or to preheat the combustion air or feed water for the high pressure heat exchangers. immediately after leaving the reaction space, the pyrop gas is cooled, whereby the heat of the extracted pyrop gas is used to produce high pressure steam or to overheat the steam. The high pressure steam from the exchangers is then used, for example, to drive compressors in the process of low-temperature separation of pyrolysis products.

Nevýhodou klasických trubkových pecí je především značná členitost trubkových hadů, jež jsou opatřeny velkým počtem kolen s nátrubky, které je možno vyrobit pouze statickým litím, takže vycházejí nezbytně tlustostěnné a zvyšují celkovou hmotnost trubkového hadu. Tato skutečnost se nepříznivě projevuje i ve velké spotřebě vysoce legovaných žáruvzdorných ocelí,The disadvantage of conventional tube furnaces is, first of all, the considerable segmentation of the tube coils, which are provided with a large number of elbows with sleeves, which can only be produced by static casting, so that they necessarily come out of thick wall and increase the total weight of the tube coil. This fact has an adverse effect on the high consumption of high-alloy refractory steels,

- 2 ι 256 282 a tedy ve vysokých investičních nákladech.- 2 ι 256 282 and thus in high investment costs.

Podstatnou nevýhodou klasických trubkových peci je však především skutečnost, že nedávají předpoklady pro další zvýšení výrobní kapacity a výtěžnosti cestou zvyšování ‘'ostrosti” reakčních pódmínek, tj. cestou zvýšení reakčni teploty při zkrácení doby zdržení reakčni směsi v trubkách pod 0,3 s,However, the main disadvantage of conventional tube furnaces is that they do not provide the prerequisites for further increasing the production capacity and yield by increasing the sharpness of the reaction conditions, i.e. by increasing the reaction temperature while reducing the residence time of the reaction mixture in the tubes below 0.3 s.

V souladu s tímto trendem bylo vyvinuto několik typů pecí pro tzv. milisekundový proces pyrolýzy, u nichž reakčni prostor tvoří svazek přímých svislých trubek relativně malého průměru, tzv. ”single-pass tiibes, které jsou na výstupu z radiační zóny napojeny bezprostředně na vlastní výměníkový úsek, vytvořený například jako duplikované kvenčovací trubky, jejichž pláštěm protéká chladicí médium, ve většině případů voda či parovodní směs.In accordance with this trend, several types of furnaces have been developed for the so-called millisecond pyrolysis process, in which the reaction space consists of a bundle of straight vertical tubes of relatively small diameter, the so-called single-pass tiibes which are directly connected to the exchanger itself. a section formed, for example, as duplicated flow tubes whose coolant flows through the jacket, in most cases water or steam-water mixture.

V nedávné době byla pro milisekundový proces pyrolýzy navržena zcela nová koncepce pece, jejíž reakčni prvek tvoří dvoutrubka. V jednom z uspořádání, které bylo již ověřeno v provozním měřítku, přechází dvoutrubka v prostoru nad radiační komorou plynule ve výměníkovou část, umístěnou nad anebo vedle radiační komory a opatřenou hrdly pro přívod předehřáté čerstvé suroviny do vnějšího pláště a odvod plynného produktu z vnitřní trubky.Recently, a completely new furnace concept has been proposed for the millisecond pyrolysis process, the reaction element of which is a double tube. In one arrangement, which has already been verified on an operational scale, the double tube in the space above the radiation chamber is continuously transferred into a heat exchanger part located above or next to the radiation chamber and provided with necks for supplying preheated fresh feed into the outer shell and exhausting the gaseous product from the inner tube.

V zájmu snížení stavební výšky pece bylo přitom pro průmyslovou realizaci zvoleno provedení, při němž je dvoutrubka ve výměníkové části provedena jako dvojitá dvoutrubka.In order to reduce the height of the furnace, an embodiment in which the double pipe in the heat exchanger part is designed as a double double pipe has been chosen for industrial implementation.

Přednosti pece v tomto uspořádání spočívají především v podstatném zvýšení výhřevné plochy na jednotku protékající suroviny a ve zlepšení přestupu tepla do suroviny. Jsou zde rovněž vytvořeny dobré předpoklady pro odpaření a předehřev uhlovodíkové suroviny za využití odpadního tepla jak spalin, tak i horkého pyroplynu, vystupujícího z reakce. Tím se podstatně zlepší tepelněenergetická bilance procesu a odpadní teplo pyroplynu se zužitkuje způsobem, který je hospodárnější a méně náročnýThe advantages of the furnace in this arrangement lie primarily in a substantial increase in the heating surface per unit of feedstock flow and in the improvement of heat transfer to the feedstock. There are also good preconditions for the evaporation and preheating of the hydrocarbonaceous feedstock using the waste heat of both the flue gas and the hot pyrop gas leaving the reaction. This significantly improves the thermal energy balance of the process and the waste heat of the pyroplyn is utilized in a way that is more economical and less demanding

- 3 256 262 než způsob využití v choulostivém parogenerátoru. Vysokého obsahu tepla ve spalinách je možno využít jak v konvekci, tak i k výrobě technologické páry, zatímco vysokotlaká'pára, potřebná pro pohon kompresorů v úseku nízkoteplotního dělení plynů a ke krytí spotřeby páry při spouštění, zastavování Či odkoksování zařízení, se pro celou výrobní jednotku vyrábí ve standartním kotli s využitím tepla odpadních pyrolýzních plynů, zejména metanu, jehož je v daném případě k dispozici více, než je zapotřebí pro vytápění pece. Tím se dosáhne toho, že celá pyrolýzní jednotka se stává energeticky soběstačnou.- 3 256 262 than the use in a delicate steam generator. The high heat content of the flue gas can be used both in convection and in the production of process steam, while the high pressure steam required to drive the compressors in the low-temperature gas separation section and to cover the steam consumption during start-up produces in a standard boiler using heat of waste pyrolysis gases, especially methane, which in this case is more available than necessary for heating the furnace. This results in the entire pyrolysis unit becoming self-sufficient in energy.

Další předností nového uspořádání pece je možnost pružné regulace průtoku zpracovávané suroviny reakčním prvkem a kromě toho i univerzální charakter pece, v níž je možno bez zvláštních konstrukčních úprav zpracovávat jak plynné; tak i kapalné suroviny. Mění se pouze technologické parametry, jako objem nastřikované suroviny, její poměr k ředicí páře a vstupní teplota suroviny, případně její směsi s parou.Another advantage of the new furnace arrangement is that it is possible to flexibly regulate the flow rate of the feedstock through the reaction element and, moreover, the universal character of the furnace, in which it is possible to process as gaseous without any particular constructional modifications; as well as liquid raw materials. Only the technological parameters, such as the volume of the feedstock, its ratio to the dilution steam and the inlet temperature of the feedstock, or its mixture with steam, change.

Vzhledem k tomu, že rychlost proudění reakční směsi je ve všech úsecích dvoutrubky udržována na konstantní hodnotě, sníží se i zakoksování trubek na minimum. Nová koncepce reakčního ' prvku umožňuje nadto, aby z vysoce legovaných materiálů byly zhotoveny pouze ty úseky vnější trubky, které jsou v radiační zóně vystaveny největší tepelné zátěži.Since the flow rate of the reaction mixture is kept constant at all sections of the double tube, the coking of the tubes is also kept to a minimum. Furthermore, the new design of the reaction element allows only those sections of the outer tube that are exposed to the greatest thermal load in the radiation zone to be made of high-alloy materials.

K přednostem nové koncepce pyrolýzní pece patří i značné úspory investičních nákladů, jež vyplývají z foho, že se při stejné půdorysné ploše a stejném výkonu výška pece sníží o 1/3. Zjednodušení údržby se pak projeví ve snížení provozních nákladů až o 25%.One of the advantages of the new pyrolysis furnace concept is the considerable savings in investment costs resulting from the fact that the furnace height will be reduced by 1/3 with the same floor area and output. Simplifying maintenance results in reduced operating costs by up to 25%.

Určitou nevýhodou nové koncepce je však složitost a výrobní pracnost zejména výměníkové části. Vzhledem k tomu, že přestup tepla v tomto úseku probíhá mezi dvěma plynnými medii, vychází délky trubek ve výměníkové části příliš dlouhé a -souhrnná hmotnost výměníkových částí je často vyšší než hmotnost samostatnéhoHowever, a certain disadvantage of the new concept is the complexity and manufacturing effort of the exchanger part. Since the heat transfer in this section takes place between two gaseous media, the lengths of the tubes in the heat exchanger section are too long and the total mass of the heat exchanger parts is often higher than the weight of the individual heat exchanger.

- 4 258 262 výměníku· Nepříznivý je rovněž průběh povrchových teplot po dél^ce trubek, kde nejvyšší teplota se projevuje v místech nejvyššího mechanického namáhání, a nepříznivý je i teplotní profil po délce reaktoru·- 4,258,262 exchanger · Unfavorable course also surface temperatures Long Edge ^CE tubes where high temperature is reflected in the places of the highest mechanical stress, and is unfavorable and the temperature profile along the reactor length ·

Pro odstranění těchto nevýhod bylo navrženo uspořádání, které se vrací k použití samostatných klasických vysokotlakých výměníků, umístěných nad anebo vedle radiační komory· Vnitřní trubky dvoutrubek jsou na trubkový prostor výměníku napojeny prostřednictvím výstupních kolektorů, do nichž jsou zaústěny buá přímq anebo prostřednictvím připojovacích trubek, zatímco vnější trubky jsou prostřednictvím výstupních trubek napojeny na jeden nebo několik vstupních kolektorů, spojených s výstupem trubek konvekční sekce.To eliminate these disadvantages, an arrangement has been proposed that returns to the use of separate conventional high-pressure heat exchangers located above or next to the radiation chamber. The inner tubes of the two tubes are connected to the exchanger tubular space via outlet collectors into which they are connected either directly or via connection tubes. the outer tubes are connected via outlet tubes to one or more inlet collectors connected to the outlet of the convection section tubes.

Důsledkem tohoto uspořádání je zlepšení podmínek přestupu tepla do štěpené směsi v reakčním useku a skutečnost, že se umožní doběh štěpení reakční směsi ve vnitřní trubce reakčniho prvku, tedy tzv· transfer-line cracking” . Příznivější je zde i průběh povrchových teplot v reakčním prvku, stejně jako průběh teplotního profilu po délce reaktoru, z čehož vyplývá i větší životnost zařízení. Konstrukční jednoduchost pece vede nadto ke snížení výrobní pracnosti i výrobních nákladů.The consequence of this arrangement is to improve the conditions of heat transfer to the cleavage mixture in the reaction compartment and the fact that it is possible to stop the cleavage of the reaction mixture in the inner tube of the reaction element, i.e. transfer-line cracking. The surface temperature in the reaction element as well as the temperature profile along the length of the reactor, which results in a longer device life, are also more favorable. In addition, the design simplicity of the furnace leads to a reduction in both labor and manufacturing costs.

íýrolýzní pec v provedení podle vynálezu je založena rovněž na nové koncepci reakčniho prvku, vytvořeného jako svislá dvoutrubka, horním koncem vyvedená z radiační komory a nad ní pře'cházející ve výměníkovou část. Účelem vynálezu je pomocí nového uspořádání zejména výměníkové části zlepšit dále funkci pece· Dosahuje se toho tím, že výměníkovou část dvoutrubky tvoří trubkový výměník, jehož pláší je v horní části opatřen vstupním hrdlem pro předehřátou směs suroviny a páry, zatímco spodním koncem je napojen na horní kohec vnější trubky, přičemž trubkový svazek výměníku je horním koncem zaústěn do výstupní komory s hrdlem pro odvod pyroplynu a spodním koncem do výstupního prostoru vnitřní trubky a přičemž horní trubkovnice výměníku je vyjímatelně uložena v přírubě výměníku, zatímco na spodní trubkovnici je napojen horní okraj vnitřní trubky·The inventive lolysis furnace is also based on a new concept of the reaction element, which is formed as a vertical double tube, with the upper end drawn out of the radiation chamber and passing over it into the heat exchanger part. The purpose of the invention is to further improve the operation of the furnace by means of a new arrangement, in particular of the exchanger part. This is achieved by providing a two-tube exchanger part with a tubular exchanger having a casing at its upper part for a pre-heated mixture of feedstock and steam. the outer tube of the exchanger, wherein the exchanger tube bundle extends into the outlet chamber with the pyro gas outlet and the lower end into the outlet of the inner tube, and wherein the upper exchanger tube plate is removably mounted in the exchanger flange while the lower tube tube is connected ·

256 262256 262

Propojení- spodní části výměníku s dvoutrubkou zprostředkují s výhodou dva souosé přechodové dílce, vnější ra vnitřní, které vyrovnávají rozměrové rozdíly mezi výměníkem a dvoutrubkou. Vnější přechodový dílec, který zprostředkuje spojení dolního konv ce pláště výměníku s horním koncem vnější trubky, zajištuje nadto buá sám> anebo v kombinaci s na něj navazujícím spojovacím dílcem přestup předehřáté suroviny z mezitrubkového prostoru výměníku do prstencového prostoru mezi vnější a vnitřní trubkou.The connection of the lower part of the exchanger to the two-pipe is preferably provided by two coaxial transition pieces, external and internal, which compensate for the dimensional differences between the exchanger and the two-pipe. In addition, the outer transition member, which mediates the connection of the lower convector shell to the upper end of the outer tube, either alone or in combination with the connecting element connected thereto, transfers the preheated feedstock from the inter-tube space of the exchanger to the annular space between the outer and inner tubes.

Při jiném, alternativním provedení mohou přestup předehřáté suroviny zprostředkovat vybrání vytvořená v obvodové části dolní trubkovnice. Vybrání přitom tvarově korespondují s profilem drážek provedených v navazující horní části vnitřního přechodového dílce. V tomto uspořádání je spojovací dílec nadbytečný a vnější přechodový dílec plní jen funkci členu vyrovnávajícího rozměrové rozdíly mezi pláštěm výměníku a vnější trubkou. Výhodou tohoto uspořádání je snížení spotřeby legovaného materiálu a celkové hmotnosti výměníku. Ve srovnání s předchozím provedením je zde kromě toho zajištěn i konstantní průtočný průřez, který nemohou ovlivnit tepelné dilatace jednotlivých spojovacích dílců»In another, alternative embodiment, recesses formed in the peripheral portion of the lower tube sheet may mediate the transfer of the preheated feedstock. The recesses correspond in shape to the profile of the grooves provided in the adjoining upper part of the inner intermediate member. In this arrangement, the connecting member is superfluous and the outer transition member only functions as a member to compensate for dimensional differences between the shell of the exchanger and the outer tube. The advantage of this arrangement is to reduce the consumption of alloyed material and the total weight of the exchanger. In comparison with the previous embodiment, a constant flow cross-section is also provided here, which cannot be influenced by the thermal expansion of the individual connecting elements »

Souhrnně je možno výhody nového uspořádání pyrolýzní pece spatřovat především v tom, že v důsledku umístění většího počtu teplosměnných trubek ve výměníkové Části se zvětší přestupná plocha na jednotku délky. Dosáhne se tak zlepšeného přestupu tepla, výměníková část se zkrátíj a tím se sníží i její hmotnost. Dalšího zlepšení přestupu tepla ve výměníkové části je možno docílit tím, že v mezitrubkovém prostoru výměníku jsou v úseku mezi vstupním hrdlem a spodní trubkovnicí umístěny v přesazeném uspořádání usměrňovači přepážky, například přepážky va tvaru mezikruží, kruhové úseče či výseče atp.In summary, the advantages of the new pyrolysis furnace arrangement can be seen primarily in the fact that, due to the placement of a plurality of heat exchange tubes in the heat exchanger part, the transfer area per unit length is increased. Thus, improved heat transfer is achieved, the heat exchanger part is shortened and thus its weight is reduced. A further improvement in heat transfer in the heat exchanger section can be achieved by providing baffle baffles, such as annular baffle, annular section or sector, in an offset configuration in the section between the inlet neck and the lower tube sheet in the inter-tube space of the exchanger.

U nového uspořádání reakčního prvku se docílí kromě toho i příznivějšího průběhu teplot ve vnější trubce v úseku radiace. Vzhledem k výhodnějšímu průběhu teplotního gradientu po délce trubky dochází k intenzivnějšímu přestupu tepla do trubky, v důsledku čehož se zvýší stupeň štěpený a tím i kapacita pece.In the new arrangement of the reaction element, a more favorable temperature course in the outer tube in the radiation section is also obtained. Due to the more advantageous temperature gradient along the length of the pipe, the heat transfer to the pipe becomes more intense, which increases the degree of cleavage and hence the furnace capacity.

— 6 ·*- 6 · *

250 262250 262

Značné výhody přináší kromě toho plovoucí uchycení vnitřní trubky. Přispívá nejen k odstranění veškerých pnutí z teplotních dilatací v zařízení, ale současně usnadňuje - dík tomu, že trubkový svazek může být spolu s na něj napojenou vnitřní trubkou velmi snadno vyjmut z pláště výměníku- montáž i demontáž reakčního prvku, stejně jako kontrolu, opravu anebo mechanické čistění jeho jednotlivých částí.In addition, a floating inner tube attachment has considerable advantages. It not only helps to remove any stresses from the thermal dilatations in the device, but also facilitates - thanks to the fact that the tube bundle and the inner tube connected to it can be easily removed from the heat exchanger housing - assembly and disassembly of the reaction element mechanical cleaning of its individual parts.

V novém uspořádání pece jsou nadto zajištěny i dobré předpoklady pro realizaci milisekundového procesu pyrolýzy a transfer-line cracking”.‘Uplatní se zde i všechny ostatní výhody, které přináší nové pojetí reakčního prvku ve tvaru dvoutrubky : odpadního tepla kouřových plynů i pyroplynu je účelným způsobem využ-ito k odpaření a předehřevu uhlovodíkové suroviny vedené do reakce, takže se nejen podstatně sníží spotřeba tepelné energie, ale odpadní teplo·- produktu reakce se přitom zužitkuje způsobem, který je plynného ^_OSp_Ojárnější a méně náročný než způsob využití v provozně choulostivém a nákladném parogenerétoru. Vysokého obsahu tepla ve spalinách je kromě toho možno využít k současné výrobě technologické páry, zatímco vysokotlaké péra, potřebná pro pohon kompresorů v úseku dělení plynů a ke krytí spotřeby páry při spouštění a zastavování chodu pece, popřípadě při odkoksování osálávaných teplosměnných ploch se po celou jednotku vyrábí ve standartním kotlovém zařízení, které je levnější, lehčí a provozně méně náročné a v němž se kromě uhlí mohou s výhodou spalovat i vedlejší produkty pyrolýzy, zejména metan.In addition, the new furnace layout provides good prerequisites for the millisecond pyrolysis process and transfer-line cracking. ”All the other advantages of the new double-tube reaction element are also beneficial: the waste heat of the flue gases and pyroplyn is a useful way uSAGE-ito to vaporize and preheat the hydrocarbon feedstock fed to the reaction, which can not only substantially reduce the consumption of thermal energy, but the waste heat · - the product of the reaction is utilizes a manner of _gaseous-OS P _O járnější and less demanding than the method of using the operational delicate and costly steam generator. Furthermore, the high heat content of the flue gas can be used for the simultaneous production of process steam, while the high-pressure springs required to drive the compressors in the gas separation section and to cover the steam consumption when starting and stopping the furnace or is produced in a standard boiler plant, which is cheaper, lighter and less operationally demanding, and in which, in addition to coal, pyrolysis by-products, in particular methane, can be advantageously burned.

Příkladné provedení pyrolyzní pece podle vynálezu je dále znázorněno schematicky na připojeném výkresu, kde obr. 1 představuje svislý řez jedním reakčním prvkem ve tvaru dvoutrubky s na ni navazujícím výměníkem, obr₀ 2 půdorysný řez spodní částí dvoutrubky podle obr. 1, vedený rovinou A-A, obr. 3 v detailu, ve svislém řezu vytvoření přechodové části výměníku v provedení podle obr. 1, obr. 4 opět v detailu a svislém řezu způsob vytvoření a uložení horní trubkovnice výměníku v provedení podle obr. 1,An exemplary embodiment of the pyrolysis furnace according to the invention is further illustrated diagrammatically in the accompanying drawing, wherein Fig. 1 is a vertical sectional view of one reaction element in the shape of double pipes with an adjoining coil, Figure ₀ 2 is a plan sectional view of the bottom portion of double pipes of FIG. 1 along line AA, FIG. 3 shows in detail, in vertical section, the embodiment of the transition part of the exchanger in the embodiment according to FIG. 1, FIG. 4 again in detail and in vertical section, the method of forming and receiving the upper tube plate of the exchanger in FIG.

- 7 256 262 obr» 5 půdorysný řez spodní částí výměníku v alternativním provedení, při němž je spodní trubkovnice po obvodu opatřena vybráními; řez je veden rovinou B-B, naznačenou v obr. 3 βFig. 5 is a plan view of the lower part of the exchanger in an alternative embodiment, wherein the lower tube sheet is provided with recesses along its periphery; the section is taken along the plane B-B indicated in Fig. 3b

Základní součástí reakčního prvku ve znázorněném uspořádání je dvoutrubka, sestávající z vnější trubky 1 a vnitřní trubky 2. Pod otevřeným spodním koncem vnitřní trubky 2 je ve vnější trubce 1 uložen obraceč toku 2, jehož poloha je výškově stavitelné® Horní konce obou trubek 1 a 2 jsou v prostoru nad radiační komorou bezprostředně napojeny na trubkový výměník a to vnitřní trubka 2 prostřednictvím vnitřního přechodového dílce 8a vnější trubka prostřednictvím vnějšího přechodového dílce 10 a na něj navazujícího spojovacího dílce 2« Spojovací dílec % spolu s vnějším přechodovým dílcem 10 vymezují oproti spodní trubkovnici 7 θ na ni navazujícímu vnitřnímu přechodovému dílci 8 prstencový průtokový kanál, kterým předehřátá směs suroviny a páry z mezitrubkového prostoru výměníku 4 vytéká do prostoru mezi vnější trubkou 1 a vnitřní trubkou 2.The basic element of the reaction element in the illustrated arrangement is a two-pipe consisting of an outer pipe 1 and an inner pipe 2. Below the open lower end of the inner pipe 2, the outer pipe 1 houses a flow reverser 2 whose position is height adjustable. In the space above the radiation chamber, the inner tube 2 is connected directly to the tubular exchanger by means of the inner transition element 8 and the outer tube by the outer transition element 10 and the connecting element 2 connected thereto. θ an adjoining inner transition element 8 an annular flow channel through which the preheated mixture of feedstock and steam flows from the inter-tube space of the exchanger 4 into the space between the outer tube 1 and the inner tube 2.

Teplosměnné trubky 6 výměníku 4 jsou spodními konci zaústěny do spodní trubkovnice 2 > zatímco horními konci jsou upevněny v horní trubkovnici 12, která je uložena vyjímatelně v přírubě 13 výměníku Vnitřní trubka 2 je díky tomuto uspořádání provedena jako plovoucí a může být spolu s trubkovým * svazkem a oběma trubkovnicemi 2.12 velmi snadno vyjmuta z vnější trubky liz pláště 2 výměníkuThe heat exchanger tubes 6 of the exchanger 4 are connected to the lower tube sheet 2 by the lower ends, while the upper ends are fixed in the upper tube sheet 12, which is removably mounted in the exchanger flange 13 Due to this arrangement, the inner tube 2 is floating and can be bundled with the tube bundle. and by both tube sheets 2.12 very easily removed from the outer tube liz of the shell 2 of the exchanger

Na přírubu 13 výměníku dosedá shora příruba 14 výstupní komory 15 výměníku. Mezi oběma přírubami je umístěno těsnění 17« V nejvyšší části výstupní komory 15 je provedeno hrdlo 16 pro výstup pyroplynu, které je opatřeno přírubami pro napojení na nenaznačené pyroplynové potrubí. Plášť 2. výměníku je v horní části-opatřen vstupním hrdlem 11, které je prostřednictvím přírub napojeno na nenaznačené potrubí pro přívod předehřáté směsi suroviny a vodní páry z nízkotlakého kolektoru. V mezir trubkovém prostoru výměníku £ jsou nad sebou ve střídavém uspořádání umístěny usměrňovači přepážky 18 ve tvaru kruhových úsečí.The flange 13 of the exchanger outlet chamber 15 abuts from above. A gasket 17 is disposed between the two flanges. In the upper part of the outlet chamber 15 there is a pyro-gas outlet socket 16, which is provided with flanges for connection to an unmarked pyro gas line. The heat exchanger housing 2 is provided at the top with an inlet throat 11 which is connected via flanges to an unmarked pipe for supplying a preheated mixture of feedstock and water vapor from the low-pressure collector. In the interspace of the tubular space of the exchanger 6, rectangular partitions 18 in the form of circular sections are arranged one above the other in an alternating arrangement.

- 8 258 262- 8 258 262

Vytvoření přechodové části výměníku, tj· obou přechodových dílců 8 a 10 spolu se spojovacím dílcem 2t J^e dobře patrno z obr.3, zatímco vytvoření horní části výměníku je v detailu znázorněno na obr· 4 . V detailním půdorysném pohledu na obr· 5 je znázorněno nejen rozmístěni teplosměnných trubek 6 výměníku 4, ale především také vytvoření vybrání 19 v obvodové části spodní trubkovnice 2* 7 tomto vyobrazení je pro úplnost zakreslen i spojovací dílec £, třebaže jeho použití není v této kombinaci nezbytně nutné a závisí spíše na technologickém vybavení a možnostech výrobce.Creating a transition of the heat exchanger, i.e. the two transition parts · 8 and 10 together with the connecting piece 2 t J ^E clearly seen in Figure 3, while forming the upper part of the exchanger shown in detail in FIGS · 4th In the detailed plan view of FIG. 5, not only the heat exchanger tubes 6 of the exchanger 4 are shown, but also the recess 19 in the peripheral portion of the lower tube sheet 2 * 7 is shown. necessary and depends rather on the technological equipment and capabilities of the manufacturer.

Předehřátá surovina, ňapříklad’ benzín, se ve směsi a vodní parou vstupním hrdlem 11 přivádí do mezitrubkového prostoru výměníku 4» Při průchodu mezitrubkovým prostorem je přitom tok suroviny usměrňován přepážkami 18. Surovina se dále ohřívá” v nepřímém styku s horkým pyroplynem, postupujícím v protiproudu trubkovým svazkem výměníku Po ohřevu v mezitrubkovém prostoru vstupoje reakční směs prstencovým prostorem, vymezeným spojovacím dílcem 2 ^a vnějším přechodovým dílcem 10 na jedné straně a spodní trubkovnicí 2 ^a vnitřním přechodovým dílcem 8 na druhé straně,do prostoru mezi vnější trubkou 1 a vnitřní trubkou 2. Tímto prostorem proudí směrem k obraceči J, přičemž se do ní nepřímým přestupem tepla z vnější trubky 1; vyhřívané spalinami ze sálavých stěnových hořáků , dostává potřebné množství tepla k nastartováni štěpné reakce. Další podíl tepla je reakční směsi v této fázi předáván z pyroplynu, postupůjícího vnitřní trubkou 2·The preheated feedstock, for example gasoline, is mixed with steam through the inlet orifice 11 into the inter-tube space of the heat exchanger 4. After heating in the inter-tube space, the reaction mixture enters the annular space defined by the connecting piece 2 ^{and the} outer transition piece 10 on one side and the lower tube sheet 2 ^{and the} inner transition piece 8 on the other side into the space between the outer tube 1 and the inner tube 2. Through this space it flows towards the inverter J, where it is indirectly transferred by heat from the outer tube 1; heated by the flue gases from the radiant wall burners, receives the necessary amount of heat to start the fission reaction. A further fraction of the heat is transferred to the reaction mixture at this stage from pyrop gas passing through the inner tube 2.

V obraceči J mění z větší části již zreagovaná směs směr toku a vstupuje do vnitřní trubky 2, v níž štěpná reakce dobíhá· Při průchodu vnitřní trubkou 2 přitom odevzdává část tepla chladnější směsi postulující mezitrubkovým prostorem, přičemž se sama ochlazuje. Z prostoru vnitřní trubky 2 vystupuje částečně ochlazený pyroplyn do prostoru vnitřního přechodového dílce 8 a odtud do jednotlivých trubek 6 výměníku 4» kde se ochladí pod tzv. •'kritickou teplotu” · Ochlazený pyroplyn s teplotou 350oz. 45C°G odchází z výměníku výstupním hrdlem lž do pyroplynového potrubí, kterým je veden k dalšímu zpracování, tj. nízkoteplotnímu dělení·In the Invert J, most of the already reacted mixture changes the flow direction and enters the inner tube 2, where the fission reaction finishes. As it passes through the inner tube 2 it releases some of the cooler mixture postulating the inter-tube space while cooling itself. From the interior of the inner tube 2, partially cooled pyrogen gas exits into the space of the internal transition element 8 and from there to the individual tubes 6 of the exchanger 4 where it is cooled below the so-called critical temperature. 45C ° G leaves the exchanger through the outlet neck 11 into the pyroplyn gas pipeline, through which it is led for further processing, ie low-temperature separation ·

- 9 256 262- 9 256 262

Uspořádání reakčního prvku pyrolýzní pece podle vynálezu není ovšem omezeno jen na znázorněné a popsané provedení. Trub kový svazek výměníku může být například vytvořen z jiného poč tu teplosměnných trubek přiměřené světlosti, Mohou být použity trubky jiného než kruhového průřezu, například trubky s oválv ným průřezem atp. Vodorovné usměrňovači přepážky mohou být při jiném uspořádání nahrazeny přepážkami ve tvaru spojité či přerušované šroubovice, umístěné na obvodu trubkového svazku či jednotlivých trubek.However, the configuration of the reaction element of the pyrolysis furnace according to the invention is not limited to the embodiment shown and described. For example, the tube bundle of the exchanger may be formed from a different number of heat exchange tubes of adequate diameter. Tubes other than circular cross-section, for example oval cross-sectional tubes, etc. may be used. In another arrangement, the horizontal baffle baffles may be replaced by continuous or intermittent helical baffles located at the periphery of the tube bundle or individual tubes.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

258 262

I. Liquid or gaseous thermal cracking furnace of hydrocarbons, consisting of at least one radiation chamber and at least one convection section, connected to a flue gas outlet from the radiation chamber, in which the reaction elements in the form of vertical double tubes are located in the radiation chamber end of the radiating chamber and above it continuously passing into the exchanger part, characterized in that the exchanger part of the double tube (1,2) is formed by a tubular exchanger (4), whose jacket (5) is provided with an inlet neck (11) a mixture of feedstock and steam, while the lower end of the jacket (5) is connected to the upper end of the outer tube (1), the tube bundle of the exchanger (4) being connected to the outlet chamber (15) of the exchanger (4) The bottom of the pyrogen gas and the lower end into the outlet space of the inner tube (2) and wherein the upper tube sheet (12) of the exchanger (4) is removable mounted in the flange (13) of the exchanger (4), while the lower tube plate (7) is connected to the upper edge of the inner tube (2).

Furnace according to claim 1, characterized in that the heat exchanger jacket (5) is connected to the upper end of the outer tube (1) by means of an outer transition element (10) or by a combination of the outer transition element (10) and the connecting element (9). whereas the lower tube sheet (7) is connected to the upper end of the inner tube (2) by means of an inner transition panel (8).

Furnace according to claim 1, characterized in that the lower tube sheet (7) is provided in the peripheral part with recesses (19), the shape of which corresponds to the profile of the grooves in the adjacent upper part of the inner intermediate panel (8).

- 11 '

Furnace according to Claims 1 to 3, characterized in that in the inter-tube space of the exchanger (4), baffle baffles (18), for example annular baffles, are arranged in the offset arrangement in the section between the inlet neck (11) and the lower tube plate (7). circular segments.