DE1244764B - Method and device for the production of unsaturated hydrocarbons - Google Patents
Method and device for the production of unsaturated hydrocarbonsInfo
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- DE1244764B DE1244764B DES89219A DES0089219A DE1244764B DE 1244764 B DE1244764 B DE 1244764B DE S89219 A DES89219 A DE S89219A DE S0089219 A DES0089219 A DE S0089219A DE 1244764 B DE1244764 B DE 1244764B
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
C07cC07c
Deutsche Kl.: 12 ο-19/01 German class: 12 ο -19/01
Nummer: 1244 764Number: 1244 764
Aktenzeichen: S 89219 IV b/12 οFile number: S 89219 IV b / 12 ο
Anmeldetag: 25. Januar 1964Filing date: January 25, 1964
Auslegetag: 20. Juli 1967Opened on: July 20, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung der thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen zwecks Pyrolyse derselben in ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Acetylen und Äthylen, unter üblichen Her-Stellungsbedingungen mit verbesserter Wirksamkeit und insbesondere mit einer Vorrichtung mit größerer Kapazität.The invention relates to a method and an apparatus for performing the thermal Decomposition of hydrocarbons for the purpose of pyrolysis into unsaturated hydrocarbons, such as acetylene and ethylene, under normal production conditions with improved effectiveness and particularly with a larger capacity device.
Bei diesen Verfahren werden gasförmige Brennstoffe irgendwelcher Art mit Sauerstoff verbrannt, um Wärme und heiße Gase zu bilden. In diese werden gesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzin, zwecks Pyrolyse zu einer Mischung aus Acetylen und Äthylen eingespritzt. Die Erfindung bezieht sich auf Pyrolysereaktionen der letztgenannten Art, insbesondere auf die in den USA.-Patentschriften 3 019 271 und 3 055 957 beschriebenen Verfahren.In these processes, gaseous fuels of any kind are burned with oxygen, to form heat and hot gases. In this saturated hydrocarbons, z. B. gasoline, injected into a mixture of acetylene and ethylene for pyrolysis. The invention relates to Pyrolysis reactions of the last-mentioned type, in particular those described in U.S. Patents 3,019,271 and 3,055,957 procedures described.
Wie in diesen Patentschriften angegeben, ist ein im allgemeinen zylindrischer Ofen vorgesehen, in den Ströme eines Brennstoffgases und eines die Verbrennung unterhaltenden Gases, z. B. Sauerstoff, durch Einlaßvorrichtungen am oberen Ende des Ofens eingeführt werden. Die Einlaßvorrichtungen sind auf konzentrischen Ringen angebracht, und die Achsen eines jeden Paares von Sauerstoff- und Brennstoffgaseinlaßvorrichtungen liegen in einem Winkel von etwa 90°. So wird mit einer Sauerstoff- und Brennstoffzufuhr mit praktisch gleichen Bewegungsmomenten im Ofen in der Verbrennungszone ein einheitlicher Ring von Flammen gebildet, wobei jede Flamme praktisch parallel zur Achse der Verbrennungskammer und Pyrolysezone gerichtet ist. Diese Flammen liefern die heißen Gase, in die der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff später eingespritzt wird. Wie in den genannten Patentschriften angegeben, ist ein wichtiger Punkt bei diesem Verfahren ein äußerst schnelles Erhitzen des zu pyrolysierenden Gases auf Zersetzungstemperaturen, und zwar vorzugsweise in Abwesenheit von freiem Sauerstoff, der, falls er vorliegt, leicht mit den zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffen reagieren und unerwünschte Nebenprodukte bilden würde, die die endgültige Umwandlung des Kohlenwasserstoffs in die gewünschten, ungesättigten Produkte verringern würden.As indicated in these patents, a generally cylindrical furnace is provided, in the flows of a fuel gas and a combustion sustaining gas, e.g. B. Oxygen, through inlet devices at the top of the furnace. The inlet devices are mounted on concentric rings, and the axes of each pair of oxygen and Fuel gas inlet devices are at an angle of approximately 90 °. So with an oxygen and fuel supply with practically equal moments of motion in the furnace in the combustion zone a uniform ring of flames is formed, each flame practically parallel to the axis of the combustion chamber and pyrolysis zone is directed. These flames supply the hot gases in which the to pyrolysing hydrocarbon is injected later. As stated in the cited patents, An important point in this process is extremely rapid heating of the material to be pyrolyzed Gas to decomposition temperatures, preferably in the absence of free oxygen, if it is present, easily react with the hydrocarbons to be pyrolyzed and are undesirable Would form by-products that would lead to the ultimate conversion of the hydrocarbon into the desired, would reduce unsaturated products.
Zur Erzielung von Einheitlichkeit und Wirksamkeit ist es darüber hinaus zweckmäßig, daß sich die
heißen Verbrennungsgase praktisch einheitlich über die gesamte Pyrolysekammer, insbesondere am Einführungspunkt
des zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffs, erstrecken. Dieses gesamte Füllen der
Kammer mit heißen Verbrennungsgasen wird jedoch vorzugsweise ohne direktes Auftreffen der äußerst
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von
ungesättigten KohlenwasserstoffenTo achieve uniformity and effectiveness, it is also useful that the hot combustion gases extend practically uniformly over the entire pyrolysis chamber, in particular at the point of introduction of the hydrocarbon to be pyrolyzed. This entire filling of the chamber with hot combustion gases, however, is preferably carried out without directly impinging on the extremely methods and apparatus for producing
unsaturated hydrocarbons
Anmelder:Applicant:
Societe Beige de l'Azote et des ProduitsSociete Beige de l'Azote et des Produits
Chimiques du Marly, Lüttich (Belgien)Chimiques du Marly, Liège (Belgium)
Vertreter:Representative:
Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. DannenbergDipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Frederic Francois Albert Braconier,Dr. Frederic Francois Albert Braconier,
Plainevaux;Plainevaux;
Jean Joseph Lambert Eugene Riga,Jean Joseph Lambert Eugene Riga,
Lüttich (Belgien)Liege (Belgium)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1963 (257 591)V. St. v. America 11 February 1963 (257 591)
heißen Flammen auf die Innenwände der Verbrennungskammer erzielt, um eine Verschwendung der Wärmewirksamkeit zum bloßen Erhitzen der Wände der Verbrennungskammer zu vermeiden und um die Lebensdauer der wärmebeständigen oder anderen Materialien, aus welchen die Kammer besteht, zu verlängern.hot flames are achieved on the inner walls of the combustion chamber to waste the To avoid thermal efficiency for merely heating the walls of the combustion chamber and around the Life of the heat-resistant or other materials from which the chamber is made extend.
Gemäß den obigen Patentschriften werden besonders befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn der Ring, der die Wärme liefernden Flammen bildet, konzentrisch mit der zylindrischen Verbrennungskammer ist und einen Durchmesser von etwa der Hälfte des Durchmessers der Verbrennungskammer hat.According to the above patent specifications, particularly satisfactory results are achieved when the ring, which forms the heat supplying flames, concentric with the cylindrical combustion chamber and has a diameter of about half the diameter of the combustion chamber.
Aus vielen Gründen, insbesondere bei Erhöhung der Größe und Kapazität der Verbrennungskammer, kann es zweckmäßig sein, die Einlaßvorrichtung von Brennstoff und Sauerstoff auf einem Kreis mit etwas größerem Durchmesser als dem halben Durchmesser der Verbrennungskammer anzubringen. In diesem Fall bedeutet eine ausreichende Ausdehnung des Flammengebietes zum Bedecken des gesamten Mittelteiles der Verbrennungskammer, daß einFor many reasons, especially when increasing the size and capacity of the combustion chamber, it may be appropriate to have the inlet device of fuel and oxygen on a circle a slightly larger diameter than half the diameter of the combustion chamber. In in this case means a sufficient expansion of the flame area to cover the whole Central part of the combustion chamber that a
709 617/569709 617/569
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wesentlicher Teil der Flammen unmittelbar auf die sind, wobei die Gase mit praktisch gleichen Bewe-Wände
der Verbrennungskammer auftrifft, voraus- gungsmomenten eingeführt werden,
gesetzt, daß die obigen Angaben bei der Kon- In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsstruktion
und beim Betrieb des Brenners beachtet zahlen die gleichen Teile bezeichnen, wird als Beiwerden.
5 spiel eine Form einer Pyrolyseanlage für erfindungs-A substantial part of the flames are directly on the, whereby the gases hit with practically the same movement walls of the combustion chamber, are introduced in advance,
In the drawings, in which the same reference construction and numbers are used in the operation of the burner, the above information is used to denote the same parts. 5 game a form of a pyrolysis system for invention
Erfindungsgemäß werden die Vorteile von prak- gemäße Zwecke gezeigt. Es wird eine senkrecht antisch
gleichen Anlagen, wie sie in den obigen Patent- gebrachte zylindrische Verbrennungskammer 12 geschriften
beschrieben werden, selbst bei größeren zeigt, die in uneingeschränkter Fließverbindung mit
Pyrolyseanlagen und/oder Anlagen, in denen der einer Pyrolysekammer 13 steht, wobei der Verbren-Durchmesser
des Flammenringes größer als der io nungskammer 12 und Pyrolysekammer 13 ein Vielhalbe
Durchmesser der Verbrennungskammer ist, fachverteiler 11 vorgeschaltet ist. Die Leitungen 14
aufrechterhalten, indem man die Achse der Flam- bzw. 15 führen Brennstoff und ein die Verbrennung
menausbreitung nicht mehr genau parallel zur Achse unterhaltendes Gas, wie Sauerstoff, in den Verteiler
der Verbrennungskammer legt. Dies erfolgt erfin- 11, während die Leitung 16 den zu pyrolysierenden
dungsgemäß z. B., indem man die Brennstoff- und 15 Kohlenwasserstoff, z. B. Benzin (wie unten noch bedie
die Verbrennung unterhaltenden Gase getrennt schrieben wird) zur Pyrolysekammer 13 führt. Zum
und mit hoher Geschwindigkeit, jedoch unterschied- Abschrecken der Pyrolysegase bei ihrem Austritt
liehen Bewegungsmomenten durch die Einlaßvorrich- aus der Pyrolysekammer 13 ist in bekannter Weise
tungen einführt und/oder die Einlaßvorrichtungen eine Abschreckvorrichtung 17, z. B. ein Ring von
oder die getrennten Gasströme im Flammenring in ao Wassersprühdüsen, vorgesehen,
einem jeweils anderen Winkel als 45° zur Achse der Die Seite des Verteilers 11, die an der Verbren-Verbrennungskammer
anbringt usw. nungskammer 12 liegt, enthält eine ringförmigeAccording to the invention, the advantages of practical purposes are shown. It is a vertical and the same systems as described in the above patent-brought cylindrical combustion chamber 12, even with larger ones, which are in unrestricted flow connection with pyrolysis systems and / or systems in which a pyrolysis chamber 13 is located, whereby the combustion -Diameter of the flame ring is greater than the io voltage chamber 12 and pyrolysis chamber 13 is a half the diameter of the combustion chamber, compartment distributor 11 is connected upstream. Maintain the lines 14 in that the axis of the flame or 15 lead fuel and a gas no longer exactly parallel to the axis maintaining the combustion, such as oxygen, in the distributor of the combustion chamber. This takes place inven- 11, while the line 16 is to be pyrolyzed according to z. B. by adding the fuel and 15 hydrocarbon, e.g. B. gasoline (as described below using the combustion-maintaining gases separately) leads to the pyrolysis chamber 13. For and at high speed, but different- quenching the pyrolysis gases at their exit borrowed moments of motion through the Einlaßvorrich- from the pyrolysis chamber 13 is in a known manner introduces lines and / or the inlet devices a quenching device 17, z. B. a ring of or the separate gas streams in the flame ring in ao water spray nozzles, provided,
at an angle other than 45 ° to the axis of the manifold 11, which attaches to the combustion combustion chamber, etc. tion chamber 12 contains an annular
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kerbe oder Rille 18 mit trapezförmigem Querschnitt, Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, die konzentrisch zur Längsachse des Pyrolyseofens insbesondere Acetylen und Äthylen, durch ther- 25 angebracht ist. Ein Ring aus Einlaßöffnungen oder mische Spaltung stärker gesättigter Kohlenwasser- Beschickungsdüsen 19, der mit Leitung 14 in Verstoffe in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei bindung steht, und ein zweiter konzentrischer Ring dem zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase ein von Einlaßöffnungen oder -düsen 20, der mit Leitung gasförmiger Brennstoff und ein die Verbrennung 15 in Verbindung steht, führen Brennstoff bzw. unterhaltendes Gas mittels einer Vielzahl von ge- 30 Sauerstoff in die Kammer 12. Die öffnungen 19 und trennten und gegenüberliegenden Paaren von öff- 20 sind, wie gezeigt, in den geneigten, ringförmigen nungen in die zylindrische Verbrennungszone ein- Seitenwänden der Kerbe 18, praktisch senkrecht zu geführt wird, wobei die Achsen jeweils gegenüber- diesen Wänden (in der Vorrichtung der Fig. 1 liegender Einführungsöffnungen gegeneinander und und 2) angebracht, wobei die Achsen der öffnungen gegenüber der Achse der Verbrennungskammer ge- 35 19 und 20 senkrecht zueinander und in einem Winneigt sind und diese öffnungen auf Kreisen angeord- kel von etwa 45° zur Längsachse der Verbrennungsnet sind, die konzentrisch zur Längsachse der Ver- kammer 12 geneigt sind. Die öffnungen 19 und 20 brennungskammer liegen und deren jeweiliger Durch- sind symmetrisch um die Kerbe 18 verteilt, wobei messer größer als die Hälfte des Durchmessers der eine Brennstoffeinlaßdüse 19 jeweils einer Sauerstoff-Verbrennungszone ist, und bei dem die zu spalten- 40 einlaßdüse20 benachbart ist; befriedigende Ergebden Kohlenwasserstoffe an der Grenze zwischen Ver- nisse wurden erfindungsgemäß erzielt, wenn jede brennungszone und Spaltzone in die heißen Ver- Einlaßdüse 19 und 20 solche Dimensionen hatte, brennungsgase eingeführt werden, das dadurch ge- daß sich für den so in die Verbrennungskammer 12 kennzeichnet ist, daß man die Bewegungsmomente eingeführten Sauerstoff und Brennstoff eine hohe der Ströme des gasförmigen Brennstoffs und des die 45 Düsenkopfgeschwindigkeit ergab, wie z. B. etwa 100 Verbrennung unterhaltenden Gases und/oder die bis 200 m/sec.The invention relates to a method for the notch or groove 18 with a trapezoidal cross-section, Generation of unsaturated hydrocarbons that are concentric to the longitudinal axis of the pyrolysis furnace especially acetylene and ethylene, is attached by ther- 25. A ring of inlet openings or mix splitting of more saturated hydrocarbon feed nozzles 19, which with line 14 in Verstoffe in a stream of hot combustion gases, when bound, and a second concentric ring that for generating the hot combustion gases one of inlet openings or nozzles 20, the one with conduit gaseous fuel and a combustion 15 is in connection, lead fuel or maintaining gas by means of a multiplicity of oxygen into the chamber 12. The openings 19 and separated and opposite pairs of öff- 20 are, as shown, in the inclined, annular openings in the cylindrical combustion zone one side walls of the notch 18, practically perpendicular to is guided, the axes each facing these walls (in the device of FIG insertion openings lying opposite one another and and 2) attached, the axes of the openings with respect to the axis of the combustion chamber, 19 and 20 are perpendicular to one another and inclined in a direction and these openings are arranged on circles at approximately 45 ° to the longitudinal axis of the combustion network, which are inclined concentrically to the longitudinal axis of the compression chamber 12. The openings 19 and 20 Combustion chamber and their respective through-holes are symmetrically distributed around the notch 18, with diameter greater than half the diameter of a fuel inlet nozzle 19 of each oxygen combustion zone and in which the inlet nozzle 20 to be split 40 is adjacent; satisfactory results Hydrocarbons at the border between vermin were obtained according to the invention if each combustion zone and gap zone in the hot inlet nozzle 19 and 20 had such dimensions, Combustion gases are introduced, which means that for the so in the combustion chamber 12 is characterized by the fact that the moments of motion introduced oxygen and fuel are high of the gaseous fuel flows and the 45 nozzle head speed resulted, e.g. B. about 100 Combustion of entertaining gas and / or up to 200 m / sec.
Winkel mit denen die Ströme aufeinander auftreffen, Beim Betrieb werden Wasserstoff oder ein wasserso einstellt, daß die Flammen in der Verbrennungs- stoffangereichertes Brennstoffgas und Sauerstoff kammer zur Achse der Verbrennungskammer ab- durch Leitungen 14 und 15 und die damit verbundegelenkt werden. 50 nen Ringe der Einlaßdüsen 19 und 20 in die Ver-Angle at which the currents meet, when operating, hydrogen or a water so adjusts the flames in the combustion fuel-enriched fuel gas and oxygen chamber to the axis of the combustion chamber by lines 14 and 15 and articulated therewith will. 50 nen rings of the inlet nozzles 19 and 20 in the
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher brennungskammer 12 eingeführt. Die eventuell vorveranschaulicht, erhitzten, gasförmigen Reaktionsteilnehmer treffenThe invention is introduced in more detail by the combustion chamber 12 in the drawings. Which possibly pre-demonstrates meet heated, gaseous reactants
F i g. 1 ist ein etwas diagrammatischer Längs- sich beim Eintritt durch die Einlaßdüsen 19 und 20F i g. 1 is a somewhat diagrammatic longitudinal view as it enters through inlet nozzles 19 and 20
schnitt eines erfindungsgemäßen Pyrolyseofens; mit einem Winkel von etwa 90° und hoher linearersection of a pyrolysis furnace according to the invention; with an angle of about 90 ° and high linear
F i g. 2 ist ein Querschnitt der Vorrichtung von 55 Geschwindigkeit. Dadurch erfolgt ein wirksames,F i g. Figure 2 is a cross section of the device at 55 speed. This results in an effective,
Fi g. 1 entlang der Linie 2-2; schnelles örtliches Mischen unter Bildung eines kurz-Fi g. 1 along line 2-2; rapid local mixing with the formation of a short
F i g. 3 ist ein Diagramm, das ein nicht erwünsch- flammigen Ringes, wobei sich die Flammen im all-F i g. 3 is a diagram showing an undesirable flaming ring, with the flames generally
tes Arbeiten des Ofens mit gleichmäßiger Einfüh- gemeinen entlang der Verbrennungskammer 12 er-The furnace works well with uniform insertion points along the combustion chamber 12.
rung von Brennstoff und Brenngas mit gleichen strecken. So kann in der besonderen, in F i g. 1 und 2tion of fuel and fuel gas with the same routes. Thus, in the particular one shown in FIG. 1 and 2
Bewegungsmomenten zeigt; 60 gezeigten Vorrichtung die tatsächliche Flammen-Shows moments of movement; 60 shows the actual flame
F i g. 4 ist ein Diagramm wie F i g. 3, das jedoch bildung am Treffpunkt der Gasströme aus den Ein-F i g. 4 is a diagram like FIG. 3, which, however, is formed at the meeting point of the gas flows from the inlet
den erfindungsgemäßen Betrieb des Ofens zeigt; laßdüsen 19 und 20 erfolgen; dabei wird ein kleinershows the operation of the furnace according to the invention; nozzles 19 and 20 take place; there will be a small one
F i g. 5 ist ein Vektordiagramm, das das ge- Abstand von der Bodenfläche des Verteilers 11 gewünschte Arbeiten des erfindungsgemäßen Ofens wahrt und eine tatsächliche Berührung desselben mit zeigt; 65 der intensiven Flammenwärme vermieden. Wie untenF i g. 5 is a vector diagram showing the distance from the bottom surface of the manifold 11 desired Working of the furnace according to the invention preserves and an actual contact with the same shows; 65 of the intense flame heat avoided. As below
F i g. 6 ist ein Detail einer Seite der Brennstoff- noch genauer angegeben, soll durch die so erzielteF i g. 6 is a detail of one side of the fuel, which is intended to be achieved in this way
und Brenngaseinlaßvorrichtungen, die zum zufrieden- Verbrennung eine relativ einheitliche Front heißerand fuel gas inlet devices which provide a relatively uniform front hotter for satisfactory combustion
stellenden, erfindungsgemäßen Arbeiten modifiziert Gase im oberen Ende der Pyrolysekammer 13 gebildetAccording to the present invention, modified gases are formed in the upper end of the pyrolysis chamber 13
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werden, die durch den Ring von Einlaßvorrichtungen Bei einer Vorrichtung, in welcher der Durchmesserbe passed through the ring of inlet devices In a device in which the diameter
25 zur Einführung des zu pyrolysierenden Kohlen- des Flammenringes etwa die Hälfte des Durchmessers25 for the introduction of the carbon to be pyrolyzed the flame ring about half the diameter
Wasserstoffs begrenzt ist. der Verbrennungskammer 12 beträgt, entsteht derHydrogen is limited. of the combustion chamber 12, the
In der besonderen, in F i g. 1 und 2 dargestellten Flammenring also in der Mitte zwischen den Wänden
Vorrichtung kann auch ein Vorhang aus Wasser- 5 der Verbrennungskammer 12 und dem Mittelpunkt
dampf um den primären Verbrennungsring der Flam- derselben, und die Flammen können in einfacher
men vorgesehen werden, um den Verteiler 11 auf Weise so reguliert werden, daß die heiße Gaszone
einer einigermaßen niedrigen Temperatur zu halten in Höhe der Einspritzdüsen 25 (die dort am heißesten
und die Innenwände der Verbrennungskammer gegen ist) den Verbrennungsraum 12 vollständig überintensives
Erhitzen zu schützen. Wie angegeben, er- io streicht, aber nicht unmittelbar auf die Wände der
fordert die Bildung eines solchen Wasserdampf- Verbrennungskammer auftrifft. Ist die Kerbe 18 davorhanges
die Anbringung einer Dampfkammer 21 her von den Innenwänden der Verbrennungskammer
zentral im Verteiler 11 sowie eines Dampfeinlasses 12 in einer Entfernung angebracht, die einem Viertel
22. Der durch Leitung 22 eingeführte Wasserdampf des Durchmessers »d« derselben entspricht, so ist in
kann zum Vorerhitzen eines Teiles des durch Lei- 15 F i g. 1 die Fläche der Kreise mit dem Durchmesser
tung 14 eingeführten Brennstoffs verwendet werden; der Strecke BC der ringförmigen Fläche AB-CD, die
der Wasserdampf wird aus Kammer 21 in die Ver- den Kreis umgibt, praktisch gleich,
brennungskammer 12 durch einen ringförmigen Wenn jedoch der Ofen mit einem Kerbenring verSchlitz
23 eingeführt, der zur Längsachse des Ofens sehen ist, der einen Durchmesser hat, der größer
in einem Winkel von etwa 35 bis 50° geneigt ist. 20 als der halbe Durchmesser der Verbrennungskammer
Ein zweiter ringförmiger Schlitz 24 um die Peripherie 12 ist (wie dies aus vielen Gründen, insbesondere bei
der Verbrennungskammer 12, der ebenfalls in einem Erhöhung der Gesamtgröße und -kapazität der VorWinkel
von etwa 35 bis 50° geneigt ist, führt einen richtung zweckmäßig sein kann), so trifft das oben
anderen Wasserdampfstrahl oder -vorhang um die Gesagte nicht zu. Werden also Brennstoff und Brenninnenwände
der Verbrennungskammer. 25 gas durch die Düsen 19 und 20 mit praktisch glei-In the particular, in FIG. 1 and 2 so in the middle between the walls of the device can also be a curtain of water 5 of the combustion chamber 12 and the center of steam around the primary combustion ring of the flames, and the flames can easily be provided around the distributor 11 can be regulated in such a way as to keep the hot gas zone at a reasonably low temperature at the level of the injection nozzles 25 (which is hottest there and the inner walls of the combustion chamber against) to protect the combustion chamber 12 from completely over-heating. As indicated, it is achieved, but not directly on the walls, which calls for the formation of such a steam combustion chamber. If the notch 18 precedes the attachment of a steam chamber 21 from the inner walls of the combustion chamber centrally in the distributor 11 and a steam inlet 12 at a distance corresponding to a quarter 22. The water vapor of diameter "d" introduced through line 22 of the same, so is in can be used to preheat part of the 15 F i g. 1 the area of the circles with the diameter device 14 used fuel introduced; practically equal to the distance BC of the annular surface AB-CD, which the water vapor is from chamber 21 into the circle surrounds,
Combustion chamber 12 by an annular, however, if the furnace is inserted with a notched ring slot 23, which is seen to the longitudinal axis of the furnace, which has a diameter which is inclined larger at an angle of about 35 to 50 °. 20 as half the diameter of the combustion chamber is a second annular slot 24 around the periphery 12 (as is the case for many reasons, particularly with the combustion chamber 12, which is also inclined in an increase in the overall size and capacity of the pre-angles of about 35 to 50 ° , leads one direction may be appropriate), then the above other steam jet or curtain around what has been said does not apply. So become fuel and internal walls of the combustion chamber. 25 gas through the nozzles 19 and 20 with practically the same
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, chen Bewegungsmomenten eingeführt, wobei diese wird um die Kerbe 18 ein Flammenring mit solcher so gewählt sind, daß sie eine Flammenfront oder Intensität oder Wärme- und Brennstoffmenge ge- eine heiße Gaszone bilden, die die Verbrennungsbildet, daß sich eine praktisch einheitliche, heiße kammer 12 auf der Höhe der Einspritzdüsen 25 voll-Gasschicht auf der Höhe der Vorrichtung bildet, wo 30 ständig überstreicht, so kann die heiße Gaszone vor die Kohlenwasserstoffeinspritzdüsen 25 angebracht der Höhe der Einspritzdüsen 25 unmittelbar auf die sind, so daß der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff Kammerwand auftreffen. In diesem Fall wird, wie in dieser Höhe der Vorrichtung zum fast sofortigen durch Linie EK in F i g. 3 gezeigt ist, bei praktisch und einheitlichen Mischen mit einer einheitlichen gleichen Bewegungsmomenten der Beschickungsheißen Gasschicht durch die Düsen 25 eingeführt 35 ströme und der Winkel, mit denen die Ströme aufwerden kann. Danach wird der Kohlenwasserstoff in einandertreffen, ein wesentlicher Teil der Flammendie gewünschten Komponenten (z. B. hauptsächlich hitze verschwendet.As can be seen from the above explanations, some moments of motion are introduced, this being a flame ring around the notch 18 with such a choice that they form a flame front or intensity or amount of heat and fuel - a hot gas zone which forms the combustion that is a practically uniform, hot chamber 12 at the level of the injection nozzles 25 forms a full gas layer at the level of the device, where 30 constantly sweeps over, so the hot gas zone in front of the hydrocarbon injection nozzles 25 can be attached to the level of the injection nozzles 25, so that hit the hydrocarbon chamber wall to be pyrolyzed. In this case, as at this height of the device for almost instantaneous by line EK in FIG. 3 is shown, with practical and uniform mixing with a uniform equal moments of motion of the charge hot gas layer introduced 35 flows through the nozzles 25 and the angle at which the flows can be opened. After that, the hydrocarbon will meet in each other, a substantial part of the flames the desired components (e.g. mainly heat wasted.
Acetylen und Äthylen bei Verwendung von Benzin Eine bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführungsais Kohlenwasserstoff) pyrolysiert. Die erhaltenen form wird in F i g. 4 und insbesondere in F i g. 5 ge-Reaktions- und Zersetzungsprodukte werden am 40 zeigt, wo ein Arbeiten unter den obigen Bedingungen Ende der Pyrolysezone 13 durch Wassersprühdüsen (die besondere Anbringung der Düsen 19 und 20 17 abgeschreckt. Für eine besonders verbesserte kann auch durch andere mechanische oder Betriebs-Wirksamkeit und wegen der praktisch sofortigen bedingungen diktiert sein) geschildert wird, wobei Pyrolysereaktion und der Gasflußgeschwindigkeiten das direkte Auftreffen der intensiven Wärme auf die durch die Vorrichtung ist es zweckmäßig, die heißen 45 Wände der Verbrennungskammer 12 (zur Vermei-Verbrennungsgase auf der Höhe der Düsen 25 mit dung unnötiger thermischer Zersetzung der wärmemaximalen Temperaturen und praktisch frei von beständigen Materialien) vermieden und gleichzeitig molekularem Sauerstoff (der sich mit den zu pyroly- eine Zone einheitlicher Höhe aus heißem Gas oder sierenden Kohlenwasserstoffen nachteilig unter BiI- Wärme auf der Ebene der Einspritzdüsen 25 erzielt dung unerwünschter Abfall- oder Nebenprodukte 50 wird. Selbst wenn daher die Achsen der Düsen 19 verbinden könnte) und unter möglichst adiabati- und 20 senkrecht zueinander und in einem Winkel sehen Bedingungen zu bilden. Da hohe Tempera- von 45° zur Längsachse der Verbrennungskammer türen und intensive Flammen gewünscht werden, 12 angebracht sind, werden die Einspritzmomente werden der Verteiler 11 und die Wände der Ver- von Brennstoff- und Brenngasstrom durch die Düsen brennungskammer 12 unweigerlich äußerst hohen 55 19 bzw. 20 so geändert und geregelt, daß sich ein Temperaturen unterworfen; obgleich die Verwen- Vektormoment EF in einem solchen Winkel zur dung von Materialien für die Vorrichtung, die solche Achse der Verbrennungskammer 12 bildet, daß der Temperaturen entsprechend aushalten, durchaus Vektor den Punkt F auf der Höhe der Einspritzmöglich ist, ist es zweckmäßiger, so vorzugehen, daß düsen 25 auf einem Kreis erreicht, der in einem die unmittelbare Erhitzung der Wände der Verbren- 60 Abstand von etwa einem Viertel des Durchmessers nungskammer möglichst verringert wird. Dies ist der Verbrennungskammer 12 von den Wänden dereinerseits zweckmäßig hinsichtlich einer längeren selben steht.Acetylene and ethylene when using gasoline. A preferred embodiment according to the invention is hydrocarbon) pyrolyzed. The form obtained is shown in FIG. 4 and in particular in FIG. 5 ge reaction and decomposition products are shown on 40, where working under the above conditions the end of the pyrolysis zone 13 is quenched by water spray nozzles (the special attachment of the nozzles 19 and 20 17. For a particularly improved can also be through other mechanical or operational effectiveness and because of the practically immediate conditions dictated), with the pyrolysis reaction and the gas flow rates the direct impact of the intense heat on the through the device, it is expedient to the hot 45 walls of the combustion chamber 12 (to avoid combustion gases at the height of the nozzles 25 avoiding unnecessary thermal decomposition of the maximum thermal temperatures and practically free of stable materials) and at the same time molecular oxygen (which is disadvantageously achieved with the pyrolytic zone of hot gas or sizing hydrocarbons under BiI- heat at the level of the injection nozzles 25 application unexpected Desired waste or by-products 50 becomes. Even if, therefore, the axes of the nozzles 19 could connect) and under conditions as adiabatic and 20 perpendicular to each other and at an angle as possible. Since high temperatures of 45 ° to the longitudinal axis of the combustion chamber are doors and intense flames are desired, 12 the injection moments of the distributor 11 and the walls of the fuel and fuel gas flow through the combustion chamber 12 nozzles inevitably become extremely high 55 19 or 20 changed and regulated so that a temperature is subjected; Although the use of vector moments EF at such an angle for the formation of materials for the device that forms such an axis of the combustion chamber 12 that the temperatures can withstand the point F at the level of the injection is definitely possible, it is more expedient to proceed in this way that nozzles 25 reached on a circle that the direct heating of the walls of the combustion chamber is reduced as much as possible from a distance of about a quarter of the diameter of the combustion chamber. This is the combustion chamber 12 from the walls which on the one hand conveniently stands for a longer length of the same.
Lebensdauer der wärmebeständigen Metalle oder Die Richtung der Flammenausdehnung wird daherLifetime of heat-resistant metals or The direction of flame expansion will therefore
anderer verwendeter Materialien, sowie andererseits durch die relativen Bewegungsmomente beeinflußt,other materials used and, on the other hand, influenced by the relative moments of motion,
wegen der Tatsache, daß jede unmittelbar auf die 65 mit welchen sich die Ströme von Brennstoff undbecause of the fact that each directly affects the 65 with which the flows of fuel and
Wände der Verbrennungskammer oder andere Teile Brenngas nach Einführung in die Verbrennungs-Walls of the combustion chamber or other parts of fuel gas after introduction into the combustion
der Vorrichtung auftreffende Wärmemenge praktisch kammer 12 durch die Öffnungen 19 und 20 treffen,the amount of heat impinging on the device practically hit chamber 12 through openings 19 and 20,
verloren ist. Wie in F i g. 5 angegeben, treffen sich die einzelnenis lost. As in Fig. 5, the individual meet
7 87 8
Gasströme aus Brennstoff und Brenngas aus den Durchmesser waren 40 Brennstoffgasöffnungen 19 Öffnungen 19 und 20 am Punkt E und werden durch und 40 entsprechende Sauerstofföffnungen 20 mögdie Vektoren EG und EH und einen erhaltenen Vek- lieh, die zu Paaren in der Kerbe 18 und mit senkrecht tor EF dargestellt, was von den relativen Bewegungs- zueinander stehenden Achsen sowie in einem Winkel momenten der getrennten Gasströme abhängt. Sind 5 von 45° zur Achse der Verbrennungskammer 12 andiese Momente praktisch gleich, so verläuft der er- gebracht waren.Gas flows of fuel and fuel gas from the diameter were 40 fuel gas openings 19 openings 19 and 20 at point E and are obtained through and 40 corresponding oxygen openings 20 the vectors EG and EH and a obtained Vek- borrowed to pairs in the notch 18 and with a perpendicular gate EF shows what depends on the axes of movement relative to one another and the angular moments of the separate gas flows. If 5 of 45 ° to the axis of the combustion chamber 12 are practically the same at these moments, then the values that were achieved run.
haltene Vektor EF praktisch parallel zur Achse der Um die in F i g. 3 dargestellte unerwünschte Situa-hold vector EF practically parallel to the axis of the order shown in FIG. 3 presented undesirable situations
Verbrennungskammer 12, und es werden die uner- tion zu vermeiden, wurden Sauerstoff- und Brennwünschten oder nachteiligen Ergebnisse von F i g. 3 stoffgas mit unterschiedlich geregelten Geschwindigerzielt. Werden die besonderen Einführungsgeschwin- io keiten (vgl. F i g. 5) eingeführt, daß der erhaltene digkeiten der getrennten Brennstoff- und Brenngas- Vektor EF in einem solchen Winkel geneigt war, daß ströme so ausgewählt, daß sie in der Größenordnung der Punkt F in einem Abstand von etwa 65 mm von höchstens den durch EG und EH angegebenen (d. h. d/A) von den Wänden der Verbrennungs-Vektoren liegen, dann liegt der Vektor EF in einem kammer 12 stand. Dazu wurden die verschiedenen Winkel zur Achse der Verbrennungskammer 12. Da- 15 Reaktionsteilnehmer bei vergleichbaren Geschwinher werden die relativen Momente so ausgewählt, digkeiten von 900m3/Std. Sauerstoff gemischt mit daß der erhaltene Vektor EF in einem solchen Win- 700 kg Wasserdampf bei 650° eingeführt, was eine kel zur Achse der Verbrennungskammer 12 liegt, Gesamtmenge von 1987 kg durch die Einlaßdüsen 20 daß der Punkt F von den Außenwänden etwa in mit einer tatsächlichen Fläche von 88 mm2 auseiner Entfernung von dlA liegt, gemessen an der 20 machte. Gleichzeitig wurden 630 ms/Std. Brennstoff-Höhe der Einspritzöffnungen 25 des zu pyrolysieren- gas gemischt mit 400 kg Wasserdampf bei 650° C den Kohlenwasserstoffs. durch die Einlaßdüsen 19 mit einer tatsächlichenCombustion chamber 12, and there will be un- tion to avoid, oxygen and combustion desires or deleterious results from FIG. 3 fuel gas with differently regulated speeds. If the special introduction speeds (see Fig. 5) are introduced that the obtained speeds of the separate fuel and fuel gas vector EF was inclined at such an angle that flows are selected so that they are of the order of magnitude of the point F are at a distance of about 65 mm of at most that indicated by EG and EH (ie d / A) from the walls of the combustion vectors, then the vector EF lies in a chamber 12. For this purpose, the various angles to the axis of the combustion chamber 12 were selected. Then the relative moments are selected at speeds of 900 m 3 / hour. Oxygen mixed with that the vector EF obtained in such an angle 700 kg of water vapor introduced at 650 °, which is an angle to the axis of the combustion chamber 12, total amount of 1987 kg through the inlet nozzles 20 that the point F from the outer walls approximately at a actual area of 88 mm 2 at a distance of dlA as measured by the 20 made. At the same time, 630 m s / h. Fuel level of the injection openings 25 of the gas to be pyrolyzed mixed with 400 kg of water vapor at 650 ° C. for the hydrocarbon. through the inlet nozzles 19 with an actual
Werden die in Fig. 3 und 4 dargestellten Arbeits- Fläche von 44,5 mm2 eingeführt, was eine Gesamtbedingungen
aufrechterhalten, so wird die Ausdeh- menge von 940 kg darstellte. Unter diesen Bedingunnungsrichtung
der intensiv heißen Flammen und 35 gen war daher das Verhältnis der Bewegungsgrößen
heißen Gase innerhalb der Verbrennungskammer zu von Brenngas und Brennstoff etwa 1,77, was die gederen
Zentrum abgelenkt, und zwar in geregelter wünschte radial nach innen gerichtete Abbiegung
Weise, daß sich die Wärme einheitlich über die der Flammen oder Wärmeausdehnung zum gegesamte
Fläche der Verbrennungskammer auf der wünschten Punkt von etwa d/4 auf der durch die
durch die Einlaßvorrichtung 25 gegebenen Höhe ver- 30 Kohlenwasserstoffeinspritzdüsen 25 definierten Höhe
teilt, während ein direktes und nutzloses oder uner- der Verbrennungskammer 12 bewirkte,
wünschtes Auftreffen der Wärme unmittelbar auf die Obgleich sehr zufriedenstellende Ergebnisse durch If the working area of 44.5 mm 2 shown in FIGS. 3 and 4 is introduced, which maintains an overall condition, the expansion amount of 940 kg is shown. Under these conditions of intensely hot flames and conditions, the ratio of the quantities of movement of hot gases within the combustion chamber to that of fuel gas and fuel was about 1.77, which deflected the center, and indeed in a controlled, radially inward bending manner that desired the heat is distributed uniformly across that of the flames or thermal expansion to the total area of the combustion chamber at the desired point of about d / 4 at the height defined by the height given by the inlet device 25, while a direct and useless or un - caused the combustion chamber 12,
Desired impingement of the heat directly on the results, albeit very satisfactory
Wände der Verbrennungskammer vermieden wird. Regelung der entsprechenden Bewegungsmomente Es wird nicht nur vermieden, daß die Wände der der eingeführten Brennstoff- und Brenngasströme Verbrennungskammer 12 nicht unmittelbar den 35 durch die Düsen 19 und 20, die so angebracht waren, intensiv heißen Gasen vor dem Punkt, wo die daß sie sich praktisch bei einem Winkel von 90° Wärme derselben sofort zur Pyrolyse des durch die trafen, erzielt wurden, lassen sich auch befriedigende Öffnungen 25 eingeführten Kohlenwasserstoffs ver- Ergebnisse erzielen, wenn der Verteiler 11 gemäß wendet wird, ausgesetzt werden, sondern das obige F i g. 6 modifiziert wird. Anstatt daß sich die Achsen Arbeiten ermöglicht weiter eine einheitlichere, bes- 40 der Düsen 19 und 20 senkrecht und jeweils in einem sere Mischung der heißen Verbrennungsgase, ins- Winkel von etwa 45° zur Achse der Verbrennungsbesondere auf der Höhe, wo der zu pyrolysierende kammer 12 treffen, können die Düsen auch so ange-Kohlenwasserstoff durch die öffnungen 25 eingeführt ordnet sein, daß die gewünschte, radial nach innen wird. gerichtete Abbiegung des Vektors EF erzielt wird,Walls of the combustion chamber is avoided. Regulation of the corresponding moments of motion It is not only avoided that the walls of the combustion chamber 12 of the introduced fuel and fuel gas streams do not directly reach the intensely hot gases through the nozzles 19 and 20, which were so attached, before the point where they are practically at an angle of 90 ° heat of the same immediately for the pyrolysis of the hydrocarbon introduced through the met, satisfactory openings 25 can also be achieved. Results if the distributor 11 is turned according to, but the above fig . 6 is modified. Instead of the axes working further a more uniform, better 40 of the nozzles 19 and 20 vertically and each in a separate mixture of the hot combustion gases, at an angle of about 45 ° to the axis of the combustion, especially at the level where the pyrolysed chamber 12, the nozzles can also be arranged in such a way that hydrocarbon introduced through the openings 25 is arranged in such a way that the desired one is radially inward. directional bending of the vector EF is achieved,
Als weiteres Beispiel für eine Vorrichtung und 45 selbst wenn Brenngas und Brennstoff mit gleichen
Arbeitsverfahren zur Erzielung erfindungsgemäßer, Bewegungsmomenten durch sie eingeführt werden,
zufriedenstellender Ergebnisse kann die Verwendung Wie in Fig. 6 ist der Verteilern z.B. mit einer
des in F i g. 1 und 2 dargestellten Pyrolyseofens, der Kerbe 28 mit einem unregelmäßig trapezförmigen
im einzelnen in der USA.-Patentschrift 3 019 271 Querschnitt versehen; daher sind die Achsen der
beschrieben ist, und zur Herstellung von 61 je Tag 50 Brennstoffgasdüsen 29 und Brenngasdüsen 30 so an-Acetylen
und 121 je Tag Äthylen aus der Pyrolyse gebracht, daß die in die Verbrennungskammer 12
von Petroleumnaphtha geeignet ist, angesehen wer- eingeführten Ströme sich mit einem anderen Winkel
den, wenn dieser Ofen entsprechend den Bedingun- als 90° treffen; die Achsen der Düsen 29 und 30
gen von F i g. 4 betrieben wird. Der Durchmesser d haben weiterhin verschiedene Winkel gegenüber der
der Verbrennungskammer 12 einer solchen Vorrich- 55 Längsachse der Verbrennungskammer 12.
tung beträgt etwa 260 mm. Auf Grund der hohen So wird eine nach innen gerichtete Abbiegung desAs a further example of a device 45 and 45, even if fuel gas and fuel are introduced through them with the same working method to achieve moments of motion according to the invention, the use as in FIG. 1 and 2, the notch 28 is provided with an irregularly trapezoidal cross-section, in detail in U.S. Patent 3,019,271; Therefore, the axes of the is described, and for the production of 61 per day 50 fuel gas nozzles 29 and fuel gas nozzles 30 so an-acetylene and 121 per day ethylene brought from the pyrolysis that are considered in the combustion chamber 12 of petroleum naphtha are considered to be introduced Currents at a different angle than when this furnace meet the conditions than 90 °; the axes of the nozzles 29 and 30 are shown in FIG. 4 is operated. The diameter d furthermore have different angles with respect to that of the combustion chamber 12 of such a device 55 longitudinal axis of the combustion chamber 12.
tion is about 260 mm. Due to the high So an inward turn of the
Kapazität dieser Vorrichtung ist eine große Anzahl Vektors EF erzielt, selbst wenn die Einführung der von Öffnungen 19 und 20 für Brennstoff und Brenn- Gase mit gleichen Bewegungsmomenten erfolgt, und gas erforderlich. Tatsächlich ist diese Zahl so hoch, zwar durch Variieren der Winkel der Ströme. Daher daß optimale Ergebnisse nicht oder nur schwer zu So können befriedigende Ergebnisse erfindungsgemäß erzielen sind, wenn die zahlreichen öffnungen in mit einer Vielzahl möglicher Kombinationen nicht einer Kerbe 18 mit einem Durchmesser von nicht identischer Anbringungen der Düsen 29 und 30 mehr als der Hälfte des 260-mm-Durchmessers der (vgl. F i g. 6) erzielt werden. Hierbei kann eine Verbrennungskammer 12 angeordnet werden sollen. weitere Regelung noch dadurch erfolgen, daß die Aus mechanischen und anderen Gründen und zum 65 getrennten Gasströme mit verschiedenen Bewegungswirksamen Arbeiten des Ofens unter den gewünsch- momenten angewendet werden, so daß die geten Bedingungen besaß die Kerbe 18 daher einen wünschte innere Abbiegung des Vektors EF erfolgt Durchmesser von etwa 190 mm. Mit diesem größeren und die Wärmeausdehnungsrichtung so weit ver-Capacity of this device is achieved a large number of vector EF , even if the introduction of the openings 19 and 20 for fuel and fuel gases takes place with the same moments of motion, and gas required. In fact, that number is so high by varying the angles of the streams. Therefore, optimal results cannot be achieved or only with difficulty. Satisfactory results can be achieved according to the invention if the numerous openings in a large number of possible combinations do not have a notch 18 with a diameter of not identical. mm diameter of the (see. F i g. 6) can be achieved. Here, a combustion chamber 12 may be arranged. Further regulation is carried out in that the gas streams, which are separate for mechanical and other reasons and for 65, are used with different movement-effective functions of the furnace under the desired torques, so that the notch 18 possessed the given conditions, therefore a desired inner bending of the vector EF takes place Diameter of about 190 mm. With this larger and the direction of thermal expansion so far
schoben wird, daß eine praktisch vollständige und einheitliche Wärmefront auf der Höhe der Kohlenwasserstoffzufuhr erhalten wird ohne direktes Auftreffen der intensiven Flammen- oder Gaswärme auf die Wand der Verbrennungskammer 12.is pushed that a practically complete and uniform heat front at the level of the hydrocarbon feed is obtained without the direct impact of the intense flame or gas heat the wall of the combustion chamber 12.
Erfindungsgemäß werden also eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzielung einer maximalen Wirksamkeit in einem Pyrolyseofen beansprucht. Dabei kann der Durchmesser der Kerbe 18 größer sein als es die gewünschten Verbrennungsbedingungen zulassen wurden, wenn die den Flammenring um die Kerbe 18 bildenden Flammen parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer liegen und in einem radial nach innen gerichteten, einem Viertel des Durchmessers der Verbrennungskammer entsprechenden Abstand von den Wänden angebracht sein wurden. Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich entweder durch Modifizieren der Beschickungsgeschwindigkeiten der getrennten Ströme aus Brennstoff und Brenngas erzielen, so daß ungleiche Bewegungsmomente vorliegen, die eine innere Abbiegung des erhaltenen Vektors EF bewirken; oder die Einlaßdüsen selbst können anders als senkrecht zueinander angebracht werden; es sind auch Kombinationen der obigen Maßnahmen möglich.According to the invention, a device and method for achieving maximum effectiveness in a pyrolysis furnace are therefore claimed. The diameter of the notch 18 can be larger than the desired combustion conditions would allow if the flames forming the ring of flames around the notch 18 are parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber and at a radially inwardly directed distance of a quarter of the diameter of the combustion chamber be attached to the walls. The advantages according to the invention can either be achieved by modifying the feed rates of the separate flows of fuel and fuel gas, so that unequal moments of motion are present which cause the vector EF obtained to bend internally; or the inlet nozzles themselves can be mounted other than perpendicular to each other; combinations of the above measures are also possible.
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