DE1601235C - Ofen zur thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

angeordnet sind s^cncmeten Brennern (34) Feuerungszonen durch eine weitere solche feuerfeste

2 Ofen nach Ansnmrh 1 η., ι u 1 ⁴° ^{Wand mit öffnun}gen in ihrem Bodenteil, die eine

zeichnet daß zwei Serien von P ⁸^""" ^StrömunS ^zwis<*en der Abzugszone und den Feue-

(24T24 ft 24T innerhalb°" .f^eue™ⁿf^zonen rungszonen ermöglichen, getrennt ist und die nach

heizabschnittes, und zwar an jed Seite d "T ^" ^^,T" *™Τ " ^ ^Feuerun8^SZ0"^e «"

meinsamen Abzugszone (20) eSe voreeLh™ S" « ^z^^e' ^emander ßesenuber angeordneten feuerfesten

3. Ofen nach Anspruch 1 ode^2 _eekenn ¥ angeordnet sind wobei die Rohre in jeder

zeichnet durch Brenner (42) ader' SeS" ^FeuerunS^sz°^nc '"Abstanden vone.nander vertikal in

ΑΓ^ΑίΛΐ ^{KonVektionsheiz}- Vorzugsweise sind innerhalb des Strahlungsab-

5. Ofen nach einem der vorhergehenden An T ^' T⁶" ^V°^{n Feuerun}g^sz°nen, und zwar

sprüche dadurch gekennzeichnetAt BrI" ₅₅ SÄen ^™'"⁵³™" ^{Abzugszone eine}'

"ngeole" sind ^{FeUerUngSZOnen am Boden}d6) ' I_{n der} gemeinsamen Abzugszone ist vorzugsweise

ein Brenner für das Aufheizen der durch sie hindurchströmenden Abgase vorgesehen.

Die Vorheizrohre sind zweckmäßig vertikal in der 60 Konvektionsheizkammer und die Brenner in den Feuerungszonen sind vorzugsweise am Boden angeordnet. ^e

Temperacur, der einen ,on einer /ShI „„,eret- ' SLT ^S "'""" °'™ ⁶^'" *^{Γ Er}"

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, des Ofens von Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Veranschaulichung einer Rohranordnung, die von derjenigen in der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1,2 und 3 abweicht.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, wird der im wesentlichen rechteckige Ofen 1 von den Seitenwänden 10, der. Endwänden 12, dem Dach 14 und dem Boden 16 begrenzt. Innerhalb des Ofens befinden sich Längswände 18, die im wesentlichen die volle Höhe des Ofeninneren haben, derart, daß nur genug Raum zwischen den oberen Enden dieser Längswände 18 und dem Dach 14 bleibt, um eine thermische Expansion der Wände zuzulassen Die Längswände 18 sind in Abständen voneinander und parallel zueinander so angeordnet, daß sie eine gemeinsame Abzugszone, die durch den Innenraum des Ofens 1 verläuft, bilden. Innerhalb des Ofens sind eine Anzahl Querwände 22 parallel zu den Endwänden so angeordnet, daß sie rechtwinklig an die Längswände 18 anstoßen und zwei Serien von Fem-rungszonen24a, 24 6 und 24 c bilden. Ebenso wie die Längswände 18 haben die Querwände 22 im wesentlichen die volle Höhe des Ofeninneren, so daß jede der Feuerungszonen 24a, 24 b und 24 c gegen die anderen isoliert ist. Das heißt, es ist keine StP\nung von Verbrennungsgasen zwischen den Feuaungszonen möglich, und jede der Feuerungszonen stein nur mit der gemeinsamen Abzugszone in oiTener Verbindung. Durch den Aufbau des Ofens au' isolierten Zellen und die wärmeisolierende Wirkung des feuerfesten Materials, aus dem er aufgebaut ist, wird praktisch jede Wärmeübertragung zwischen den Feuerungszonen vermieden, so daß die Temperaturen in einer Feuerungszone genau und unabhängig von den Temperaturen in den benachbarten Feuerungszonen reguliert werden können.

Jede Feuerungszone weist in den Längswänden 18 öffnungen 40 auf, durch die eine offene Verbindung zwischen jeder Feuerungszone und der gemeinsamen Abzugszone 20 für den Durchschnitt von Verbrennungsgas geschaffen wird. Der Verbrennungsgasausiaß 26 ermöglicht den Durchtritt des Abgases (das in der gemeinsamen Abzugszone 20 durch Vermischen der aus jeder Feuerungszone aligezogenen Verbrennungsgase gebildet wird) in die Konvcktionsheizkammer 28. Abzugszone 20, Abzugsgasauslaß 26 und Konvektionsheizkammer28 sind in Serie mit dem Abzug 30 angeordnet. In beiden Zweigen des gegabelten Abzugs 30 sind Strömungsdämpfer 32 zur Steuerung des Durchtritts der Abgase angeordnet.

Innernalb jeder der Feuerungszonen sind am Boden eine Anzahl Brenner 34 befestigt. Die Brenner sind innerhalb jeder Feuerungszone in zwei Reihen und innerhalb jeder Reihe in Flucht zueinander so angeordnet, daß jede Reihe parallel zu der benachbarten senkrechten Wand aus feuerfestem Material, im Falle der Feuerungszellen 24 α und 24 c der Endwände 12 und Querwände 22 und im Falle der mittleren Feuerungszellcn 24 b der Querwände 22, und in einem Abstand zu diesen verläuft. Jede Feuerungszone besteht also aus einer im wesentlichen rechtwinkligen Zelle, die vollständig gegen jede andere Feuerungszone isoliert ist und zwei senkrechte Wandfläehen 21 parallel zueinander und einander gegenüber aufweist Die Brenner 34 werden durch ein Rohrsystem 44 mit Hrennslolf und Luft versorgt. Die Feuerung jedes der Brenner erfolgt unabhängig und durch übliche Mittel. Die Brenner sind so angeordnet, daß jeder Brenner einer Zelle seine Flamme und die Verbrennungsgase aufwärts an die benachbarte Wandfläche 21 schlagen und daran nach oben strömen läßt und diese Fläche mit Flammen und heißen Verbrennungsgasen so einhüllt, daß eine Strahlungsheizfiäche gebildet wird.

Reaktionsmasse wird durch vier voneinander unabhängige Rohrsätze durch den Ofen geführt, wobei je zwei Sätze durch jede der beiden Serien isolierter Feuerungszellen führen. Jeder Rohrsatz besteht aus: Vorheizrohren 36, die vorzugsweise vertikal innerhalb der Konvektionsheizkammer 28 angeordnet und so miteinander verbunden sind, daß sie Vorheizrohrschlangen 33 bilden, vertikalen Reaktionsrohren 37, die innerhalb der Feuerungszonen 24 a, 24 b und 24 c angeordnet und so miteinander verbunden sind, daß sie ReakrionsrohrschJangen 39 bilden, innere Uberquerungsleitungen 35, die die Reaktionsrohrschlangen 39 in Serie miteinander verbinden und äußeren Oberqueningsleitungen 38, die die Vorheizrohrschlangen 33 in Serie mit den Reaktionsrohrschlangen 39 verbinden.

KeaMionsmasse tritt in die Vorheizrohrschlangen 33 in der Konvektionsheizkammer 28 ein und strömt duidi die äußere Überquerungsleitung38 in die Reaktionsrohrschlange 39 in der Feuerungszone 24 a, von dort in Serie durch die innere Uberquerungsleitung35 zu den Reaktionsrohrschlangen 39 in den Feuerungszonen 24 b und 24 c. Die Reaktionsrohrschlangen 39 sind innerhalb ihrer Feuerungszeilen so angeordnet, daß vertikale Reaktionsrohrc37 in einer Reihe in Flucht zueinander und parallel zu und zwischen einander gegenüber angeordnet befeuerten Flächen 21 aus feuerfestem Material verlaufen. Die vertikalen Reaktionsrohre 37 sind in ausreichenden Abständen voneinander angeordnet, daß benachbarte Rohre sich nicht gegenseitig von der von den Strahlungsheizflächen an den Oberflächen 21 ausgehenden Strahlungswärme abschirmen können. Dadurch wird jedes Rohr vollständig und gleichmäßig über seine gesamte Oberfläche der Strahlungswärme ausgesetzt. In dieser Weise sind zwei Sätze von Reaktionsrohren innerhalb einer gemeinsamen Serie von Feuerungszellen bei insgesamt vier Reaktionsrohrsätzen in dem Ofen angeordnet.

Natürlich kann jede gewünschte Anzahl von Rohrsätzen innerhalb einer Feuerungszelle verwendet werden, und diese Zahl ist nur durch die Größe der Feuerungszellen und die gewünschte Anzahl von Reaktionsrohrsätzen beschränkt. Beispielsweise können, wie in F i g. 4 gezeigt, drei parallele Sätze von Reaktionsrohren 1 a, 1 b und 1 c innerhalb einer einzelnen Feuerungszelle so angeordnet sein, daß jeder Satz symmetrisch und in gleicher Weise der von den Strahlungsheizflächen auf den Flächen 21 abgestrahlten Wärme ausgesetzt ist. Auch kann jede gewünschte Anzahl vertikaler Rohre so verbunden werden, daß eine einzige Rohrschlange innerhalb einer Feuerungszone entsteht, und es kann jede gewünschte Anzahl von Feuerungszellen in einer Serie von Feuerungszonen gebildet und in Kombination mit jeder gewünschten Anzahl unabhängiger Rohrdurchsätze verwendet werden. Dadurch wird der Ofen der Erfindung äußerst anpassungsfähig, und die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte bevorzugte Ausfiihrnngsform kann leicht so modifiziert werden, daß sie

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bestimmten, durch ein bestimmtes Verfahren ge- Zwischenschaltung der verhältnismäßig langen ge

gcbenen Anforderungen genügt. meinsamcn Abzugszone 20 in Kombination mit de

In der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten bevorzug- Anordnung der Ventilationsmittel40 am Boden de

ten Alisführungsform strömen beim Betrieb des Ofens dazu, die von den verschiedenen Feuerungs

Ofens verbrauchte Verbrennungsgase aus jeder der 5 zonen abziehenden und vorzugsweise in der Ab

Feuerungszellen durch die öffnungen 40 in den zugszone20 weiter aufgeheizten Verbrennungsgasi

Längswänden 18 in eine gemeinsame Abzugszone 20. zu vermischen, so daß sie mit einer einheitlichei

Die öffnungen 40 sind am oder nahe am Boden des hohen Temperatur in die Konveklionsheizkamme

Ofens angeordnet, um das Umlaufen der Verbren- eintreten. Auf diese Weise kann die Reaktionsmasst

nungsgase in den Feuerungszonen zu begünstigen io gleichmäßig bis nahe an die gewünschte Reaktions

und damit eine gute Wärmeübertragung zu gewähr- temperatur vorgeheizt werden, bevor sie in die Feue

leisten, da diese Anordnung die von den Brenner- rungszonen eintritt und kann nach Eintreten in di<

flammen aufsteigenden heißen Verbrennungsgase Reaktionsrohrschlangen in der Feuerung'szone de!

nach unten zum Boden der Feuerungszone lenken, Ofens rasch auf die Reaktionstemperatur gebrach

wo sie gemeinsam durch die öffnungen 40 in die ge- 15 werden.

meinsame Abzugszone 20 strömen. Nach Eintritt in Die vertikale Anordnung der Vorheizrohre 36 for

die Abzugszone 20 strömen die vereinigten Verbren- dert eine gleichmäßige Erwärmung jedes Satzes vor

nungsgase nach oben und als Abgas aus der Ab- Vorheizrohren, insofern, als die Achsen der Vorheiz·

zugszone 20 über den Abgasaustritt 26 in die Kon- schlangen eines jeden Satzes praktisch parallel zui

vektionsheizkammer28. Die vertikalen Vorheizrohre »o Strömungsrichtung der heißen Abgase verlaufen unc

36 werden von diesen heißen Abgasen aufgeheizt, jedes Vorheizrohr daher in gleicher Weise zu dem

während diese durch die Konvektionsheizkammer28 Temperaturgradienten in der Konvektionsheizkam-

strömen. Von dort werden die Abgase über den Ab- mer ausgerichtet ist. Durch die vertikale Anordnung

zug 30, worin ihre Strömung durch Strömungsdämp- der Vorheizrohre entfällt auch die Notwendigkeil

fer32 gesteuert wird, abgezogen. as von Rohrträgern, die bei Verwendung horizontal

Ein Satz an einer Wand befestigter Brenner 42 verlaufender Vorheizrohre vorgesehen werden müßwird durch das Rohrsystem 44 mit Brennstoff und ten und von denen viele innerhalb der heißesten Luft versorgt und dient dazu, die Verbrennungs- Teile des Konvektionsabschnittes angeordnet sein gase aus den Feuerungszellen 24 α, 24 ft und 24 c müßten, um die Rohre abzustützen. Da eine Hochin der Abzugszone 20 weiter aufzuheizen und diese 30 temperaturpyrolyse oft Abgastemperaturen in der Gase bei einer höheren Temperatur zu halten, als sie Größenordnung von etwa 1260⁰C erfordert, um die bei Verwendung nur der aus den einzelnen Feue- Reaktionsmasse ausreichend vorzuheizen, müßten rungszonen herausgetragenen Konvektionswärme er- derartige Träger aus sehr teuren hochtemperatufbezielt werden kann. Die Temperatur der in die Kon- ständigen Legierungen bestehen. Die in dem Ofen vektionsheizkammeT 28 eingeleiteten Gase kann auf 35 der Erfindung verwendeten Vorheizschlangen mit diese Weise unabhängig von der Feuerung in den vertikalen Rohren können dagegen im oberen Ende einzelnen Feuerungszonen auf einen bestimmten des Konvektionsabschnittes befestigt werden, ebenso Wert eingestellt werden. Da die Feuerungszonen wie die Reaktionsrohre im oberen Teil des Straheiner Serie bei verschiedenen Temperaturen gehalten iungsheizabschnitts des Ofens befestigt sind. Auch werden können und gewöhnlich auch bei verschie- 40 ein Absinken der Rohre oder von Rohrteilen wird denen Temperaturen gehalten werden, dient die weitgehend vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι 2

   _ . lungsheizabschnitt, eine von einei Anzahl Vorheiz-

   ratentanspruche: _rohre durchJaufene Konvektionsheizkammer und

   _{T nf} ui. ^cme Abzugszone zur Überführung heißer, von den

   ifoM zur thermischen Behandlung von Brennern im Strahlungsheizabschnitt erzeugter VerKohlenwasserstoffen, der einen von einer An- 5 brennungsprodukte in die Konvektionsheizkammer

   S?f«T 'S " ^{verbundener Rohre} durch- zum Heizen der Vorheizrohre aufweist, wobei die

   Sl^U ff^f^u™ ^Brennern Vorheizrohre und die vertikalen Rohre im Strah-

   Strahlungsheizabschnitt, eine von lungsheizabschnitt so miteinander verbunden sind,

   ^Vorheizri^re. durchlaufene Kon- daß sie nacheinander von der Reaktionsmasse

   ««I one Abzugszone zur ₁₀ durchströmt werden.

   EnSÄ.K ^On ι" w T^m ™ ^Strah- ^{Bei einer bei hoher} Temperatur und unter An-

   düktem dt KnntUr^ei!,^g -^ ^Verbrennungspro- Wendung kurzer Verweilzeiten durchzuführenden

   devZhll T T* ^eiZkammerzum Heizen thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen

   fohre und df-^⁶¹⁵¹P Τ™ ^ ^Vorhciz" ^{muß die} Reaktionsmasl für eine genau einzuha!- neizabschnin so mS^en H * T ^S'^raluun^ ¹S tende Reaktionsdauer, oft für Bruchteile von Sekun-

   dafä „ache^an^rv J ^V"^bu?^{äen 8}^ den, auf eine bestimmte und gleichmäßig hohe Tem-

   duTch'trömtwerfen T H ^R.^eaktl0I?^smasse Peratur erhitzt werden, damit die gewünschten Um-

   z "Tc h η et h/r A- % * \\ ^{C h} u^{g e k e n n} ■ «tzungen erfolgen und unerwünschte Nebenreaktio-

   durch wenLVenf * c · VT^heizkammer nen ganz oder weitgehend unterbleiben. WändeTSf die im w VT^" ^feaerfester » Röhrenöfei, der oben beschriebenen Art s.nd aus

   des S^SunSeSh^i l"?^{6 V}°"^{e Höhe} Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, 1959,

   stens Sne ™eriS S^^ f t , '"' f ^"^ ^Bd- ³" ^{Seite 221}' ^{letzter Abschnitt bis Seite 222}- ^¹ runizonen S_fl iTh w f ^^ ^FeUe" besondere Abb. 27 und aus der deutschen Aus-

   Abz^Sugszone (M) von L· "T^n ^- ** ^{Iegeschrift l On 926 bekannt}· ^D^ ^mm.n Roh FeuerSSn»t ί24_α 24Λ ^ w "^ ■ ^{dlCSer a5 renöfen sind aber für die} Anwendung sehr hoher

   te« s™STeuerste' Wand ?Ä , λΤ' ^W£'" ^TemP^crat"^n von beispielsweise bis zu 1260° C für

   40) Tn ihrem iodenteS S^_P ™^nun&ⁿ ^ der Ofen gemäß der Erfindung vorgesehen ist.

   zwi chen der Abzu^ds₇oS' Λ ,^eme _c ^Stromun8 nicht geeignet, weil die Rohre horizontal verlaufe:-,

   Jonen1 ermöic^en ^ΓηηΓ^ η" '"^T' ^{md daher beim Erhitzen} durchsinken und weil s.e

   gerichtet™ BreSrliTn Ih ' ί* "^ ^Obe" ³° ^{keine Mitte1}' ^{durch die eine} ausreichende Gleich

   S^ÄaiKSüter^ ^TT^{0116 maßlgkeit deS ErhitZenS} g^{ewährIeistet} »t. aufweisen.

   festen WanSniff^^L η y^^{n feU}!^r: ^Der Röhrenofen gemäß der Erfindung ist dadurch

   die RoZTm) fnMieder K^{rdnet sind}'. ^wobei gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizkammer

   SndT'Jn2ZJrZlkT^T^mi\^Ab' ^{durch WenigStenS dne Serie vertikaler feuerfester} Reihe in Flucht Vu.Zn} · ΐ ^e!^nzeinen 35 Wände, die im wesentlichen die volle Höhe des