DE1451240B

DE1451240B - Rohrenofen fur die thermische Spal tung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1451240B
Authority: DE
Inventors: Edward Henry Queens Village N Y OSullivan Thomas Francis Wilton Conn Tucker William Great Neck N Y Palchik, (V St A)
Original assignee: Lummus Co
Current assignee: Lummus Technology LLC

Description

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Die Erfindung betrifft einen Röhrenofen für die die Konvektionszone der direkten Strahlungswärme

thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen, ins- von der Strahlungserhitzungszone, insbesondere auch

besondere zur Erzeugung von Äthylen, mit lang- der Strahlung von den Bodenbrennern, ausgesetzt

gestreckten getrennten Strahlungserhitzungszonen, die ist.

jede von einer Außenwand, einer parallel gegenüber- 5 Weiter ist es bekannt (USA.-Patentschrift 3 066 656), liegenden Innenwand geringerer Höhe, Endwänden, bei einem Ofen die Seitenwände aus einer Vielzahl von einem Boden und einem von der Außenwand nach etwa halbkreisförmigen Abschnitten auszubilden und innen vorspringenden oberen Dach begrenzt werden die in einer Reihe dazwischen aufgehängten Rohre und mit einer sich von dem Dach nach oben er- von beiden Seiten durch Brenner, die in den Scheitelstreckenden, durch Seiten- und Endwände begrenzten io punkten der halbkreisförmigen Abschnitte angeordnet und gegenüber den Strahlungserhitzungszonen seit- sind, zu befeuern. Die Ausbildung der Wände in Form lieh versetzten Konvektionszone in Verbindung stehen, von halbkreisförmigen Abschnitten bedingt zum einer Reihe senkrecht aufgehängter Rohre in jeder der einen recht hohe Bau- und Wartungskosten auch hin-Strahlungserhitzungszonen, damit in Verbindung sichtlich der feuerfesten Auskleidungen, zum anderen stehenden Rohren in der Konvektionszone und einer 15 ergeben sich unterschiedliche Abstände von den Mehrzahl von Brennern in jeder Strahlungserhitzungs- strahlenden Wänden zu den Rohren, was die Gleichzone, mäßigkeit der Erhitzung beeinträchtigt. Insbesondere

Es ist ein Vertikalrohrerhitzer der angegebenen Art ist auch bei diesem Ofen eine einzige Konvektionsmit einer Mehrzahl von Abteilen in den Strahlungs- zone direkt über der einzigen Strahlungserhitzungserhitzungszonen, einem über den Strahlungserhitzungs- 20 zone angeordnet, so daß die Konvektionszone in bezonen liegenden verhältnismäßig großen gemein- trächtlichem Ausmaß direkt Strahlungswärme aus der samen Raum und einer daran anschließenden Kon- Strahlungserhitzungszone empfängt. Dies verhindert vektionszone beschrieben worden (französische Pa- eine maximale Wärmebelastung des Ofens und erhöht tentschrift 1 335 338). Bei dem bekannten Ofen ist nur damit die erforderlichen Verweilzeiten des zu beeine einzige Mitteltrennwand recht geringer Höhe 25 handelnden Materials in den Rohren, was Nebenvorgesehen, die benachbarten Strahlungserhitzungs- reaktionen begünstigt.

zonen gemeinsam ist. Die Erhitzung der Rohrschlangen Ferner ist ein Horizontalrohrofen beschrieben worerfolgt ausschließlich durch Bodenbrenner, welche den (USA.-Patentschrift 3 026 858), der von einem gegen die Außenwände und die Mittelwand feuern. senkrecht angeordneten U-förmigen Kühlrohr durch-Die Konvektionszone ist derart über dem oberen 30 zogen ist, bei dem die Horizontalrohre auf einer befreien Raum über den Strahlungserhitzungszonen an- sonderen Rolleneinrichtung liegen und die Befeuerung geordnet, daß eine direkte geradlinige Verbindung durch Seitenbrenner erfolgt. Es handelt sich nicht um zwischen allen Bereichen der Strahlungserhitzungs- einen Ofen der eingangs angegebenen Art, und die zonen und der Konvektionszone besteht. Diese An- vorstehend in Verbindung mit den anderen bekannten Ordnung hat den Nachteil, daß die Konvektionszone 35 Öfen abgehandelten Gesichtspunkte, insbesondere hinbeträchtliche Anteile an Strahlungswärme aus den sichtlich direkter Verbindung von Strahlungs- und Strahlungserhitzungszonen empfängt, was eine opti- Konvektionszone und damit Einwirkung von Strahmale Wärmeführung in dem Ofen beeinträchtigt und lungswärme auf die Rohre in der Konvektionszone, eine Erhitzung der Rohre auf die bei einem gegebenen Beeinträchtigung der Gleichmäßigkeit der Erhitzung Rohrmaterial höchstmöglichen Temperaturen gefähr- 40 durch zusätzliche Apparateteile usw., gelten auch für lieh macht oder ausschließt. Durch die angegebene diese bekannte Ofenausbildung.
Anordnung der Brenner ergibt sich eine ungleich- Schließlich ist es bekannt (deutsche Patentanmeldung mäßige Erhitzung über die Höhe der Strahlungs- ρ 9728), bei einem Kessel mit Strahlungs- und Beerhitzungszonen, die vom Unterabschnitt im Bereich rührungsheizfläche, insbesondere zur Verfeuerung von der Bodenbrenner nach oben hin wesentlich abnimmt. 45 Braunkohlenstaub, die Strahlungsheizfläche des wasser-Beides trägt zu einer Verringerung der in dem Ofen und dampfseitig eine Einheit bildenden Kessels auf erreichbaren Wärmeübergänge und zu einer Ver- zwei getrennte Brennkammern aufzuteilen und eine größerung der erforderlichen Verweilzeiten des zu Mehrzahl von Kohlenstaubbrennern mit zugehörigen behandelnden Materials in den Rohren bei, was für Kohlenmühlen in den äußeren Seitenwänden anzudie Unterdrückung von Nebenreaktionen, Koks- 50 ordnen, wobei die inneren Seitenwände der Strahlungsbildung usw. nachteilig ist. erhitzungszonen Schlitze für die Sekundärluftzu-

Es ist weiter bekannt (französische Patentschrift führung aufweisen. Auch hier brennen die Flammen 1 295 031), bei einem Rundofen Brenner in den äu- also einseitig in der Kammer. Die Brennkammern fieren Seitenwänden anzuordnen. Die Verfahrens- gehen am Oberende direkt in eine daneben liegende rohre sind dabei zu einem Kreis angeordnet und werden 55 Konvektionszone über, wobei sich daran weitere in nur von außen, d. h. nur von einer Seite, befeuert. Die Form eines U ausgebildete und zunächst nach unten Befeuerung nur von einer Seite führt zwangläufig zu und dann wieder nach oben führende Konvektionseiner vergleichsweise uneinheitlichen Erhitzung, was zonen anschließen. Der bekannte Kessel fällt somit von Nachteil sowohl für die zur Erhitzung kommenden bereits hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus aus Medien durch einseitige Wärmezuführung, Begünsti- 60 dem Typ der eingangs angegebenen Öfen heraus, gung von Überhitzungen an den heißeren Wandteilen Weiter sind bei diesem Kessel die Brennkammern mit Steigerung von Nebenreaktionen wie Koks- vollständig mit Rohren ausgekleidet, d. h., die Rohre bildung usw. als auch für die Rohre selbst durch un- befinden sich vor den Wänden, während der Mittelgleichmäßige Belastung, Gefahr von Verwerfungen raum frei bleibt und dort die Flammen brennen. Dies usw. ist. Weiter ist bei diesem Rundofen nur eine 65 führt zu einer einseitig bevorzugten Wärmebeaufeinzige Strahlungserhitzungszone und eine direkt über schlagung und damit ungleichmäßigen Erhitzung der der Strahlungserhitzungszone befindliche Konvek- Rohre, was für eine thermische Spaltung von Kohlentionszone vorgesehen, so daß auch bei diesem Ofen Wasserstoffen nachteilig ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ringerung der Ausbeuten an unerwünschten Produkten, Röhrenofen für die thermische Spaltung von Kohlen- z. B. Methan und Wasserstoff, erhöht wird.
Wasserstoffen, insbesondere zur Erzeugung von Die Konvektionszone muß gegenüber den Strah-Äthylen, zu schaffen, der nicht die vorstehend er- lungserhitzungszonen derart seitlich und aufwärts verläuterten und ähnliche Mangel der bekannten Öfen 5 setzt sein, daß das die inneren Seitenwände der Strahaufweist und insbesondere eine sehr gleichmäßige und lungserhitzungszonen verbindende gemeinsame Dach gut regelbare Erhitzung der Rohre über praktisch die zusammen mit jedem der von den seitlichen Außengesamte Höhe der Strahlungserhitzungszonen unter wänden der Strahlungserhitzungszonen nach innen gleichmäßiger Befeuerung der Rohre von beiden Seiten vorspringenden oberen Dächer einen etwa waagerecht gewährleistet, eine Erhitzung des Ofens und der darin io verlaufenden Durchflußkanal für die Verbrennungsbefindlichen Verfahrensrohre und damit des zu ver- produkte bildet, der von der betreffenden Strahlungsarbeitenden Kohlenwasserstoffmaterials auf die höchst- erhitzungszone zu der Konvektionszone führt. Demmöglichen Temperaturen, bis an die Grenze der ther- gemäß besteht keine direkte Sichtverbindung zwischen mischen Beständigkeit der für den Ofen bzw. die Rohre den Rohren der Strahlungserhitzungszonen und den verwendeten Materialien, gestattet, hierduich eine 15 Rohren der Konvektior.szone. Hierdurch wird bei thermische Spaltung der Kohlenwasserstoffe mit hoher sehr einfacher baulicher Ausführung und ohne Eeein-Intensität bei sehr kurzer Verweilzeit des Kohlen- trächtigung des Flusses der Verbrennungsgase eine wasserstoff materials in dem Röhrenofen und damit Abschirmung der Rohre in der Konvektionszone von maximalem Wirkungsgrad der Spaltung, d. h. größt- den Rohren in den Strahlungserhitzungszonen herbeimöglicher Erzeugung des oder der angestrebten Pro- 20 geführt und der Einfluß der Strahlungswärme auf die dukte mit weitgehender Unterdrückung der Bildung Rohre in der Konvektionszone praktisch völlig von unerwünschten Nebenprodukten, erlaubt und ausgeschaltet, so daß die Rohre in den beiden daüber hinaus einfach, betriebssicher und störungs- Strahlungserhitzungszonen auf die maximal mögunanfällig ausgebildet ist. liehe Temperatur in Nähe der oberen metallur-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch 25 gischen Grenze erhitzt werden können, ohne daß einen Röhrenofen der eingangs angegebenen Art, die Gefahr einer Überhitzung der Rohre in der welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der Konvektionszone über die maximal zulässige Tempera-Strahlungserhitzungszonen eine eigene innere Seiten- turgrenze hinaus, infolge kumulativer Wirkung von wand aufweist, so daß dazwischen ein von außen zu- Strahlungs- und Konvektionswärme, besteht,
gänglicher freier Raum verbleibt, und die inneren 30 Die vertikale Anordnung der Rohre innerhalb einer Seitenwände durch ein gemeinsames inneres Dach jeden Strahlungserhitzungszone in einer einzigen Reihe verbunden sind, wobei die Konvektionszone derart und die beidseitige Befeuerung über praktisch die gegegenüber den Strahlungserhitzungszonen seitlich und samte Höhe der Rohre durch Brenner, die sowohl in aufwärts versetzt ist, daß das gemeinsame innere Dach den Außenwänden als auch in den inneren Seitenzusammen mit jedem der von den Außenwänden nach 35 wänden zu Reihen angebracht sind, gewährleistet eine innen vorspringenden oberen Dächer einen etwa völlig gleichmäßige Verteilung der Strahlungswärme, waagerecht verlaufenden Durchflußkanal für die Ver- Dies trägt in Verbindung mit den übrigen Merkmalen brennungsprodukte bildet, der von der betreffenden ebenfalls dazu bei, daß die Temperatur der Rohre über Strahlungserhitzungszone zu der Konvektionszone ihre gesamte Länge und im Bereich der gesamten führt, wobei zwischen den Rohren in der Konvek- 40 Rohrreihe bis in die Nähe der oberen metallurgischen tionszone und den beiden Strahlungserhitzungszonen Grenze gesteigert werden und damit auch das hinkeine Sichtverbindung besteht, und sowohl in den durchfließende Kohlenwasserstoffmaterial in den Außenwänden als auch in den inneren Seitenwänden Rohren auf die höchstmögliche Temperatur, die diese Reihen von Brennern angebracht und die senkrecht metallurgische Grenze des Rohrmaterials gestattet, aufgehängten Rohrein jeder der Strahlungserhitzungs- 45 erhitzt werden kann.

zonen zu einer einzigen Reihe angeordnet sind, so daß Ferner ist durch die gekennzeichnete Anordnung

sich die Brenner in jeder der Strahlungserhitzungs- der Rohre in den Strahlungserhitzungszonen gewähr-

zonen zu beiden Seiten der einzigen Rohrreihe be- leistet, daß eine Verwendung von Aufhängevorrich-

finden. tungen für die Rohre innerhalb des Röhrenofens nicht

Durch die gekennzeichnete Ausbildung des Ofens 50 erforderlich ist. Dies trägt ebenfalls dazu bei, daß der

und insbesondere die Ausbildung und Anordnung der Röhrenofen einer höheren thermischen Belastung aus-

Strahlungserhitzungszonen im Verhältnis zur Kon- gesetzt werden kann, da für derartige Aufhänge-

vektionszone wird eine optimale Wärmeführung und vorrichtungen im Ofen infolge Fehlens einer Kühl-

.Wärmeausnutzung erreicht. Die Konvektionszone wirkung, wie sie für die Verfahrensrohre durch das

empfängt praktisch keine Strahlungswärme von den 55 hindurchfließende Kohlenwasserstoffmaterial vorliegt,

Strahlungserhitzungszonen. Die Befeuerung der Rohre die Gefahr einer Überhitzung bestünde, wenn der

in den Strahlungserhitzungszonen ist über die volle Ofen an der oberen Grenze der thermischen Belast-

Höhe der Rohre sehr gleichmäßig. Durch die be- barkeit betrieben wird.

sondere Kombination der gekennzeichneten Merkmale Es ist somit ersichtlich, daß das Wesen der Er-

können der Ofen und die Verfahrensrohre und damit 60 findung in einer spezifischen Kombination einer Mehr-

die hindurchfließenden Kohlenwasserstoffe auf die zahl von Merkmalen besteht, die infolge genauer

höchstmöglichen Temperaturen, bis an die Grenze der gegenseitiger Abstimmung eng voneinander abhängig

thermischen Beständigkeit der für den Ofen bzw. die sind, in dieser Kombination eine technisch vorteil-

Rohre verwendeten Materialien, erhitzt werden. Es hafte Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe darwerden daher sehr hohe Wärmeübergänge und sehr 65 stellen und nicht isoliert voneinander betrachtet

kurze Verweilzeiten der Kohlenwasserstoffe in den werden können. Bei Fortfall eines oder mehrerer dieser

■ Rohren erzielt, so daß die Ausbeute an erwünschten Merkmale wird die Gesamtleistungsfähigkeit des

Produkten, z. B. an Äthylen, bei gleichzeitiger Ver- Röhrenofens wesentlich beeinträchtigt. Für die spezi-

fische Kombination können Einzelmerkmale, die teilweise in anderem Zusammenhang an sich bereits bekannt sind, herangezogen werden, jedoch wird erst durch diese besondere Kombination die angegebene technische Aufgabe in vollem Umfang erfüllt.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des Ofens stehen die in einer einzigen Reihe angeordneten senkrecht aufgehängten Rohre in jeder der Strahlungserhitzungszonen so miteinander in Verbindung, daß eine Mehrzahl von Durchgängen entsteht. Häufig ist es vorteilhaft, wenn jedes Rohr in der Konvektionszone in Verbindung mit je einem einzelnen senkrecht aufgehängten Rohr in der Strahlungserhitzungszone steht.

Vorzugsweise wird jede Reihe von Brennern durch jeweils eine Rohrleitung für jede Reihe mit Brennstoff versorgt, wobei jede Rohrleitung ein Ventil aufweist, mit dessen Hilfe jede Reihe der Brenner einzeln gesteuert werden kann. Zweckmäßig sind Bodenbrenner auf jeder Seite der Reihe der senkrecht aufgehängten Rohre in jeder Strahlungserhitzungszone angeordnet. Weiter wird es gewöhnlich bevorzugt, daß die Brenner in den Seitenwänden etwa horizontal angeordnet sind und die Brenner in den inneren Seitenwänden nicht koaxial zu den Brennern in den gegenüberliegenden äußeren Seitenwänden ausgerichtet sind.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen weiter erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausfühningsform des Röhrenofens für die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen;

F i g. 2 zeigt einen Teilschnitt durch den Ofen gemäß F i g. 1 längs Linie I-I mit Blick von oben;

F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene und teilweise schematische Draufsicht auf den Ofen gemäß F i g. 1 mit Schnitt längs Linie II-II, welche die Rohrführung in einem Solchen Ofen veranschaulicht, bei dem getrennte Materialströme vorerhitzt und durch Verbindungsstücke zu getrennten Rohrabschnitten in den Strahlungserhitzungszonen geleitet werden.

Gemäß F ί g. 1 ist der Röhrenofen in einem auf Pfeilern ruhenden Baustahlgerüst 10 angeordnet, und er umfaßt Außenwände 11 und 12, innere Seitenwände 13 und 14, Endwände 15 sowie Böden 16 und 17. Die Außenwände 11 und 12 verlaufen im wesentlichen parallel zu den inneren Seitenwänden 13 und 14, wobei die Höhe der Außenwände 11 und 12 die Höhe der inneren Seitenwände 13 und 14 übersteigt. In den Außenwänden 11 und 12 und in den inneren Seitenwähdeh 13 und 14 sind eine Mehrzahl senk^ rechtör Reihen von Strahlungsbrennern 18 hoher Intensität angeordnet. Die Böden 16 Und 17 erstrecken sich zwischen den Außenwänden 11 und 12 und inneren Seitenwänden 13 bzw. 14 und sind mit Bodenbrennern 19, vorzugsweise vom Flammentyp, versehen.

Die Außenwand 11, die innere Seitenwand 13 und der Boden 16 bilden zusammen mit den Endwänden 15 eine Strahlungserhitzungszone 20, während die Außenwand 12, die innere Seitenwand 14 und der Boden 17 zusammen mit den Endwänden 15 eine zweite Strahlungserhitzungszone 21 bilden. Die Endwände 15 haben die Form eines umgekehrten U, so daß zwischen den inneren Seitehwänden 13 und 14 ein freier Raum 22 verbleibt, der einen Zugang zu den in diesen Wänden 13 und 14 montierten Brennern 18 gestattet.

Auf den inneren Seitenwänden 13 und 14 ist in waagerechter Anordnung ein gemeinsames inneres Dach 25 angebracht. Von der Außenwand 11 springt in waagerechter Lage ein oberes Dach 26 nach innen vor, welches an der Außenwand 11 und den Endwänden 15 befestigt ist. Ein oberes Dach 27 ist in entsprechender Weise an der Außenwand 12 und den Endwänden 15 angebracht. Von den oberen Dächern 26 und 27 erstrecken sich Seitenwände 28 und 29 nach oben, welche mit aufwärts reichenden Teilen der Endwände 15 eine Konvektionszone 30 bilden. Gegebenenfalls kann die Konvektionszone durch eine zu den Seitenwänden 28 und 29 parallel verlaufende Wand unterteilt sein. Alle Wände, Böden und Dächer sind mit geeignetem feuerfestem Material versehen.

In jeder Strahlungserhitzungszone 20 bzw. 21 ist jeweils eine einzige Reihe von senkrecht aufgehängten Rohren 31 bzw. 32 angeordnet. Die Rohre sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels Aufhängern 33 an dem Gerüst 10 befestigt und werden von diesem getragen. Die Reihe aus einer Mehrzahl von senkrechten Rohren 31 bzw. 32 befindet sich jeweils mittig zwischen der Außenwand 11 und der Innenwand 13 bzw. der Außenwand 12 und der Innenwand 14. Die Rohre sind zweckmäßig für mehrere Durchgänge geschaltet und mit geeigneten Umkehrbögen und Auslaßeinrichtungen versehen.

In der Konvektionszone 30 sind waagerecht angeordnete Rohre 35 montiert, die nur schematisch angedeutet sind. Die Rohre 35 stehen durch Verbindungsstücke 36 in Durchflußverbindung mit den Rohren 31 und 32. In der Konvektionszone 30 ist weiterhin eine zweite Gruppe von waagerecht angeordneten Rohren 38 angebracht. Die Rohre 38 sind mit nicht dargestellten Einlaß- und Auslaßeinrichtungen versehen.

Die Brenner 18 werden durch Rohrleitungen 39 über eine Mehrzahl von Zweigrohren 40 mit Brennstoff gespeist. Der Brennstoff wird durch eine Rohrleitung 41 unter Regelung mittels Ventilen 42 in die Rohrleitungen 39 eingeführt. Der Brennstofffluß zu den Brennern 18 kann somit in senkrechten Reihen variiert werden, je nach der gewünschten Stärke der Befeuerung der Rohre 31 und 32. Einzelbrenner können weiterhin mittels Handventilen 44 in. den Zweigrohren 40 nachgestellt oder angepaßt werden.

Der Gesamtfluß an Brennstoff zu dem Ofen kann mittels eines Ventils 45 geregelt werden. Es ist klar, daß die in der Außenwand 11 und den Innenwänden 13 und 14 angeordneten Brenner ähnliche Verteilungseinrichtungen aufweisen.

Die Anzahl der Durchgänge des Kohlenwasserstoffs durch die senkrechten Rohre der Strahlungserhitzungszonen kann je nach dem Einsatzmaterial, den Produktanforderungen usw. geändert werden, d. h., die Rohre bilden vorzugsweise mehrere parallelgeschaltete Schlangen, deren Rohre sämtlich in einer Reihe senkrecht in der Strahlungserhitzungszone angeordnet sind, wobei der Kohlenwasserstoff einen einzigen oder mehrere Durchgänge vollführen kanh. Der Auslaß der Rohre31 und 32 kann im oberen, mittleren oder Unteren Teil des Ofens angeordnet sein.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei der gekennzeichneten Ausbildung des Röhrenofens eine StrahlungserhitzUngszohe zum Entkoken Oder zur Reparatur und Wartung stillgelegt werden kann_s während die andere Strahlungserhitzungszone in Betrieb bleibt. Vorzugsweise liegen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Strahlungsbrenner 18 iri den Außenwänden 11 und 12 den Strählungsbrennern 18 in den

inneren Seitenwänden 13 und 14 nicht direkt gegenüber, jedoch können auch andere Brenneranordnungen vorgesehen werden.

Die F i g. 2 zeigt einen Teilschnitt längs Linie I-I der F i g. 1 und veranschaulicht die Anordnung der Rohre 31, 32 und die Endwände 15.

Die F i g. 3 veranschaulicht die Verbindung der Rohre und den Materialfluß im Falle von Strahlungserhitzungszonen 20 und 21 mit je sechs getrennten Rohrschlangen. Die Beschickung zu jeder Strahlungserhitzungszone wird in sechs Ströme aufgeteilt und durch getrennte Rohre 35 in der Konvektionszone 30 geleitet, bevor sie den Rohren 31 bzw. 32 in der dargestellten Weise zugeführt wird. Eine derartige Anordnung macht kostspielige Rohrverzweigungen und Verteilungseinrichtungen überflüssig und ermöglicht die Verwendung von einfachen Verbindungsstücken.

Beim Betrieb des Röhrenofens wird das Einsatzmaterial in die Rohre 35 bzw. 38 eingeführt. Dort wird es durch Verbrennungsgase vorgeheizt, die aus den Strahlungserhitzungszonen abströmen. Die vorerhitzte Beschickung fließt dann durch Verbindungsstücke zu den senkrechten Rohren 31 bzw. 32. Die Verweilzeit der vorerhitzten Kohlenwasserstoffe beim Durchgang durch die senkrechten Rohre 31 und 32 liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,5 Sekunden, z. B. bei etwa 0,3 Sekunden. Der Wärmefluß durch die Rohre liegt gewöhnlich zwischen etwa 54 000 und 81 500 kcal/h/m², was zu Auslaßtemperaturen von etwa 815 bis 845° C führt. Aus den Rohren wird das Pyrolysegas zur weiteren Verarbeitung in einer Trenn- und Reinigungsanlage (nicht dargestellt) abgezogen.

Derart geringe Verweilzeiten und hohe Wärmedurchgänge führen zur Bildung der gewünschten Olefine, bevor die Koksbildungsreaktionen bedeutsam werden. Demgemäß werden bei Verwendung des beschriebenen Ofens höhere Ausbeuten an z. B. Äthylen und Butadien erhalten, als das bei herkömmlichen Erhitzern der Fall ist, wobei gleichzeitig als weiterer Vorteil geringere Mengen an Methan und Wasserstoff anfallen. Die geringere Bildung von Methan, Wasserstoff usw. führt darüber hinaus zu einer Senkung der Betriebs- und Investitionskosten für den Aufarbeitungsoder Gewinnungsabschnitt einer thermischen Spalt- anlage.

Als Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialien für den Ofen kommen insbesondere Naphthas, leichte katalytische Kreislauföle und Naturgaskondensate mit Siedebereichen bis herauf zu 538° C in Betracht.

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	Herkömmlicher Ofen Molprozent	Ofen gemäß der Erfindung Molprozent
CO₂	0,2 0,7 14,6 19,4 5,4 12,6 0,5 3,2 3,8 0,1 23,8 8,1 7,6	0,1 0,7 11,6 22,6 3,6 14,1 0,4 3,2 4,9 0,1 22,2 8,2 5,5
H₂
CH„

C²H*
CH.
C₃H₈
C₄H₈ C₅-160° C-Benzin 160-344°C-Benzin .... Brennöl

Die vorstehende Tabelle zeigt einen Vergleich der Produktverteilungen, in Molprozent, die bei Verwendung eines herkömmlichen Ofens und bei Verwendung des mit geringer Verweilzeit arbeitenden Ofens gemäß der Erfindung bei der thermischen Spaltung eines Naphthabrennöls unter sonst gleichen Bedingungen erhalten wurden. _

Es ist ersichtlich, daß, auf Äthylenbasis, die Methanausbeute bei dem Ofen gemäß der Erfindung weniger als 70% der des herkömmlichen Ofens beträgt, mit einer einhergehenden Steigerung der Butadienausbeuten.

Claims

Patentansprüche:

1. Röhrenofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere zur Erzeugung von Äthylen, mit langgestreckten Strahlungserhitzungszonen, die jede von einer Außenwand, einer parallel gegenüberliegenden Innenwand geringerer Höhe, Endwänden, einem Boden und einem von der Außenwand nach innen vorspringenden oberen Dach begrenzt werden und mit einer sich von dem Dach nach oben erstreckenden, durch Seiten- und Endwände begrenzten und gegenüber den Strahlungserhitzungszonen seitlich versetzten Konvektionszone in Verbindung stehen, einer Reihe senkrecht aufgehängter Rohre in jeder der Strahlungserhitzungszonen, damit in Verbindung stehenden Rohren in der Konvektionszone und einer Mehrzahl von Brennern in jeder Strahlungserhitzungszone, dadurchgekennzeichnet, daß jede der Strahlungserhitzungszonen (20 bzw. 21) eine eigene innere Seitenwand (13 bzw. 14) aufweist, so daß dazwischen ein von außen zugänglicher freier Raum (22) verbleibt, und die inneren Seitenwände (13, 14) durch ein gemeinsames inneres Dach (25) verbunden sind, wobei die Konvektionszone (30) derart gegenüber den Strahlungserhitzungszonen (20, 21) seitlich und aufwärts versetzt ist, daß das gemeinsame innere Dach (25) zusammen mit jedem der von den Außenwänden (11 bzw. 12) nach innen vorspringenden oberen Dächer (26 bzw. 27) einen etwa waagerecht verlaufenden Durchflußkanal für die Verbrennungsprodukte bildet, der von der betreffenden Strahlungserhitzungszone zu der Konvektionszone führt, wobei zwischen den Rohren (35) in der Konvektionszone (30) und den beiden Strahlungserhitzungszonen (20 bzw. 21) keine Sichtverbindung besteht, und sowohl in den Außenwänden (11, 12) als auch in den inneren Seitenwänden (13, 14) Reihen von Brennern (18) angebracht und die senkrecht aufgehängten Rohre (31, 32) in jeder der Strahlungserhitzungszonen (20, 21) zu einer einzigen Reihe angeordnet sind, so daß sich die Brenner (18) in jeder der Strahlungserhitzungszonen zu beiden Seiten der einzigen Rohrreihe befinden.

2. Röhrenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer einzigen Reihe angeordneten, senkrecht aufgehängten Rohre (31, 32) in jeder der Strahlungserhitzungszonen (20, 21) miteinander in Verbindung stehen, so daß eine Mehrzahl von Durchgängen entsteht.

3. Röhrenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (35) in der Konvektionszone (30) in Verbindung mit je einem

einzelnen senkrecht aufgehängten Rohr (31, 32) in der Strahlungserhitzungszone (20, 21) steht.

4. Röhrenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von Brennern (18) durch jeweils eine Rohrleitung (39) für jede Reihe mit Brennstoff versorgt wird, wobei jede Rohrleitung (39) ein Ventil (42) aufweist, mit dessen Hilfe jede Reihe der Brenner einzeln gesteuert werden kann.

5. Röhrenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bodenbrenner (19)

auf jeder Seite der Reihe der senkrecht aufgehängten Rohre (31, 32) in jeder Strahlungserhitzungszone (20, 21) angeordnet sind.

6. Röhrenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (18) in den Seitenwänden im allgemeinen horizontal angeordnet sind und daß die Brenner (18) in den inneren Seitenwänden (13 bzw. 14) nicht koaxial zu den Brennern (18) in den gegenüberliegenden äußeren Seitenwänden (11 bzw. 12) ausgerichtet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen