DE19860665C1

DE19860665C1 - Optimizing thermal cracking of liquid hydrocarbons in furnace tube bundles, comprises use of individual groups of burners operating at differing, e.g. decreasing, thermal loadings

Info

Publication number: DE19860665C1
Application number: DE1998160665
Authority: DE
Inventors: Henricus Matthias Woerde
Original assignee: Mannesmann AG; KTI Group BV
Current assignee: Vodafone GmbH; Technip Holding Benelux BV
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: WO2000037587A1

Abstract

Individual groups of burners are operated at differing (generally descending) thermal loadings. Total heating power of the first group exceeds that of the last. Total heating power at any intermediate group is less, or is no greater than, that of the group immediately preceding it; burner group succession following the flow of liquid being cracked. An Independent claim is included for the cracking furnace for use in the thermal cracking of liquid hydrocarbons. Preferred Features: Total heating power of the first group is preferably 40%-60% greater than that of the last group. Total heating power of any upstream group is preferably 10%-15% greater than that of the next downstream group. Heating power of groups succeeding the first is adjusted by throttling fuel supply, or by turning individual burners off. Burner orifice sizes may vary. Within a burner group, upper burner(s) are operated at greater loading than lower burners.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Crackofens mit mindestens einem Rohrbündel (Coil), durch das ein Strom von zu crackenden Kohlenwasserstoffen geleitet wird, und mit gruppenweise an den Ofenwänden und/oder am Boden und/oder an der Decke des Crackofens entlang dem Rohrbündel angeordneten Brennern zum Erhitzen des Rohrbündels sowie einen Crackofen.The invention relates to a method for operating a cracking furnace with at least a tube bundle (coil) through which a stream of cracked Hydrocarbons is passed, and in groups on the furnace walls and / or on the floor and / or on the ceiling of the cracking furnace along the tube bundle arranged burners for heating the tube bundle and a cracking furnace.

Cracköfen zur Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffen in leichtere Fraktionen sind seit vielen Jahren bekannt. Ein oder mehrere Rohrbündel, durch die das zu behandelnde Prozeßmedium strömt, sind dabei in einem als Strahlungskammer ausgebildeten Verbrennungsraum angeordnet, um durch indirekten Wärmetausch eine Aufheizung des Prozeßmediums zu bewirken. Die Strahlungskammer wird im Regelfall durch an den Wänden und ggf. auch am Boden oder an der Decke der Strahlungskammer angeordnete Brenner beheizt. Beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 03 576.3 ist ein Strahlungswandbrenner bekannt, der gasbeheizt ist. Diese Brenner sind zur Befestigung an den Ofenwänden geeignet und werden üblicherweise gleichmäßig über die Wandfläche der Verbrennungskammer des Ofens verteilt, um eine gleichmäßige Wärmeentwicklung in der Verbrennungskammer zu erzeugen. Hierzu werden die Brenner, die auf eine gleiche Wärmeleistung ausgelegt sind, jeweils mit der gleichen Menge an Brennstoff versorgt.Cracking furnaces for splitting heavy hydrocarbons into lighter fractions have been known for many years. One or more tube bundles through which to do so Treating process medium flows, are in a radiation chamber trained combustion chamber arranged to a through indirect heat exchange To cause heating of the process medium. The radiation chamber is usually through on the walls and possibly also on the floor or on the ceiling of the Radiation chamber arranged burner heated. For example from the German Utility model G 90 03 576.3 a radiant wall burner is known which is gas heated. These burners are suitable for attachment to the furnace walls and are usually even over the wall surface of the combustion chamber of the Oven distributed to create even heat in the combustion chamber to create. To do this, the burners have the same heat output are designed, each supplied with the same amount of fuel.

Ein besonderes Problem von Cracköfen besteht darin, daß diese nach einer gewissen Betriebszeit zur Verkokung auf der vom Prozeßmedium, also dem Kohlenwasserstoffstrom durchströmten Seite des oder der Rohrbündel zunehmend verkoken. Dies erfordert daher in regelmäßigen Abständen eine Außerbetriebnahme des Ofens und eine aufwendige Reinigung. Außerdem besteht vielfach der Wunsch, die Leistung eines Crackofens, d. h. den vom Ofen verkraftbaren Massendurchsatz möglichst noch zu steigern.A particular problem with cracking ovens is that after a certain time Operating time for coking on the process medium, that is Hydrocarbon flow flowing through side of the tube bundle or tubes coke. This therefore requires decommissioning at regular intervals of the oven and extensive cleaning. In addition, there is often a desire the performance of a cracking furnace, d. H. the mass flow rate that the furnace can handle to increase if possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zum Betrieb eines Crackofens dahingehend zu verbessern, daß die Laufzeit zwischen zwei Reinigungszyklen verlängert und die Ofenleistung möglichst erhöht wird. Ferner soll ein Crackofen vorgeschlagen werden, der für die erfindungsgemäße Betriebsweise besonders geeignet ist.The object of the present invention is to provide a method of the generic type to improve the operation of a cracking furnace in such a way that the running time between two cleaning cycles and the oven output is increased as much as possible. Further a cracking furnace is to be proposed which is suitable for the mode of operation according to the invention is particularly suitable.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens finden sich in den abhängigen Unteransprüchen 2 bis 6. Ein erfindungsgemäßer Crackofen weist die Merkmale des Patentanspruchs 7 auf und wird durch die Merkmale der Unteransprüche 8 bis 13 in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet.This problem is solved according to the invention with regard to the method with the Claim 1 specified features. Advantageous further developments of the Procedures can be found in dependent subclaims 2 to 6. a Cracking furnace according to the invention has the features of claim 7 and is further advantageously by the features of subclaims 8 to 13 designed.

Während bei bekannten Cracköfen die zu einzelnen Gruppen (Reihen) zusammengefaßten Brenner praktisch gleichmäßig über die Seitenwände und/oder den Boden und/oder die Decke der Verbrennungskammer verteilt sind und über die Fläche gesehen eine gleichmäßige Wärmeentwicklung erzeugen, liegt der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung gerade darin, daß über die Fläche gesehen eine ungleichmäßige Wärmeentwicklung erzeugt wird. Bezogen auf den Strom der durch das oder die Rohrbündel zu leitenden Kohlenwasserstoffe, die gecrackt werden sollen, wird am Anfang deutlich mehr Wärme zur Verfügung gestellt als am Ende bei Verlassen des Crackofens. Die Unterschiedlichkeit der Wärmeentwicklung ist dabei dem Bedarf des Prozeßmediums angepaßt. Der Betrieb des Crackofens erfolgt in erfindungsgemäßer Weise so, daß die einzelnen Brennergruppen mit unterschiedlicher Wärmeleistung betrieben werden, wobei die gesamte Wärmeleistung der bezüglich des Fließwegs der zu crackenden Kohlenwasserstoffe ersten Brennergruppe deutlich größer ist als die gesamte Wärmeleistung der letzten Brennergruppe und wobei die gesamte Wärmeleistung einer zwischen der ersten und der letzten Brennergruppe angeordneten Brennergruppe jeweils so eingestellt wird, daß die gesamte Wärmeleistung einer stromabwärts gelegenen Brennergruppe jeweils kleiner oder höchsten genau so groß ist wie die gesamte Wärmeleistung der unmittelbar benachbarten stromaufwärts gelegenen Brennergruppe. Es besteht somit also ein Gefälle hinsichtlich der Wärmeerzeugung vom Anfang eines Crackofens hin zu dessen Ende.While in known cracking furnaces the individual groups (rows) summarized burner practically evenly over the side walls and / or the floor and / or ceiling of the combustion chamber are distributed and over the Viewed area generate a uniform heat development, lies The basic idea of the present invention is that it is seen across the surface an uneven heat is generated. Related to the current of the through the tube or tubes to conductive hydrocarbons that are cracked much more heat is provided at the beginning than at the end Leaving the cracking furnace. The difference in heat development is there adapted to the needs of the process medium. The cracking furnace is operated in inventive manner so that the individual burner groups with different Heat output are operated, the total heat output of the the flow path of the first burner group to be cracked hydrocarbons clearly is greater than the total heat output of the last burner group and the total heat output of one between the first and the last burner group arranged burner group is set so that the entire Heat output of a downstream burner group is smaller or smaller maximum is just as large as the total thermal output of the immediate neighboring upstream burner group. So there is a Slope in heat generation from the beginning of a cracking furnace to its The End.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß unter einer Brennergruppe im Sinne der Erfindung im Extremfall auch jeweils lediglich ein einzelner Brenner verstanden werden kann. In der Regel umfaßt eine Brennergruppe aber mehrere Brenner. Insbesondere bei einer Beheizung des Crackofens mit Bodenbrennern können aber Brennergruppen vorkommen, die lediglich jeweils einen einzigen Brenner umfassen.In this context, it should be noted that under a burner group in In the extreme case of the invention, in each case only a single burner can be understood. Usually, however, one burner group comprises several Burner. Especially when heating the cracking furnace with floor burners but there may be burner groups, each with only one burner include.

Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die gesamte Wärmeleistung der ersten Brennergruppe um 20 bis 100%, vorzugsweise um 40 bis 60% größer einzustellen als die gesamte Wärmeleistung der letzten Brennergruppe. Gute Ergebnisse ergeben sich in der Regel, wenn die gesamte Wärmeleistung einer stromabwärts gelegenen Brennergruppe jeweils etwa 5 bis 20%, vorzugsweise 10 bis 15% kleiner eingestellt wird als die gesamte Wärmeleistung der unmittelbar benachbarten stromaufwärts gelegenen Brennergruppe. Das bedeutet, daß jede Brennergruppe eine andere Wärmeleistung aufweist. Mit besonderem Vorteil werden innerhalb einer Brennergruppe der obere oder die oberen Brenner jeweils mit einer größeren Wärmeleistung betrieben als die unteren Brenner dieser Brennergruppe.It turned out to be advantageous to use the total heat output of the first Set the burner group 20 to 100% larger, preferably 40 to 60% larger than the total heat output of the last burner group. Good results usually when the total heat output is a downstream Burner group each set about 5 to 20%, preferably 10 to 15% smaller is called the total thermal output of the immediately adjacent upstream located burner group. This means that each burner group has a different one Has heat output. With particular advantage within a Burner group the upper or the upper burners each with a larger one Heat output operated as the lower burners of this burner group.

Um die Wärmeleistung in den der ersten Brennergruppe nachgeordneten Brennergruppen in erfindungsgemäßer Weise einzustellen, bietet es sich bei Cracköfen an, die jeweils Brenner mit gleicher Wärmeleistung aufweisen, die Brennstoffzufuhr zu den nachgeordneten Brennergruppen gezielt zu drosseln. Eine Reduktion der Wärmeleistung läßt sich aber auch durch einfaches Abschalten einzelner Brenner in den nachgeordneten Brennergruppen erzielen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit auch bei bereits vorhandenen Cracköfen ohne großen Umbauaufwand realisierbar. To the heat output in the downstream of the first burner group Setting burner groups in the manner according to the invention is useful Cracking furnaces, each with burners with the same heat output that Throttling the fuel supply to the downstream burner groups in a targeted manner. A The heat output can also be reduced by simply switching it off individual burner in the subordinate burner groups. The The method according to the invention is therefore also without in the case of existing cracking furnaces large conversion effort feasible.

Bei neukonzipierten Cracköfen bietet es sich selbstverständlich an, die Anordnung und Regelungsmöglichkeiten für die Brenner in den Brennergruppen so zu wählen, daß eine Wärmeerzeugung im Sinne der vorliegenden Erfindung von vornherein leicht möglich ist. Ein Crackofen mit mindestens einem Rohrbündel, durch das der Strom der zu crackenden Kohlenwasserstoffe durchleitbar ist, und mit gruppenweise an den Ofenwänden und/oder am Boden und/oder an der Decke des Crackofens angeordneten Brennern zum Erhitzen des Rohrbündels, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Wärmeleistung der bezüglich des Fließwegs der zu crackenden Kohlenwasserstoffe ersten Brennergruppe deutlich größer ist als die gesamte Wärmeleistung der letzten Brennergruppe und daß die gesamte Wärmeleistung einer stromabwärts gelegenen Brennergruppe jeweils kleiner oder höchstens genauso groß ist wie die gesamte Wärmeleistung der unmittelbar benachbarten stromaufwärts gelegenen Brennergruppe.With newly designed cracking ovens, it goes without saying that the arrangement and Control options for the burners in the burner groups should be selected so that heat generation in the sense of the present invention is easy from the start is possible. A cracking furnace with at least one tube bundle through which the flow of the hydrocarbons to be cracked can be passed, and with groups to the Furnace walls and / or on the floor and / or on the ceiling of the cracking furnace arranged burners for heating the tube bundle, is according to the invention characterized in that the total heat output related to the flow path of the cracking hydrocarbons first burner group is significantly larger than that total heat output of the last burner group and that the entire Heat output of a downstream burner group is smaller or smaller is at most as large as the total thermal output of the immediate neighboring upstream burner group.

Vorteilhaft wird die gesamte Wärmeleistung der ersten Brennergruppe um 20 bis 100 %, vorzugsweise um 40 bis 60%, größer gewählt als die gesamte Wärmeleistung der letzten Brennergruppe. Zweckmäßig ist es, die gesamte Wärmeleistung einer stromabwärts gelegenen Brennergruppe jeweils um etwa 5 bis 20%, vorzugsweise 10 bis 15% kleiner zu wählen als die gesamte Wärmeleistung der unmittelbar benachbarten stromaufwärts gelegenen Brennergruppe. Hierzu ist es zweckmäßig, die Brenner einer stromabwärts gelegenen Brennergruppe mit kleineren Öffnungen für den Austritt des eingesetzten Brennstoffs auszustatten als die Brenner einer stromaufwärts gelegenen Brennergruppe. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß jede stromabwärts gelegene Brennergruppe mit mindestens einem Mengenregelventil für die Brennstoffzufuhr ausgestattet ist, so daß eine einfache Drosselung der Brennstoffzufuhr je nach Bedarf erfolgen kann. Eine andere, aber im Hinblick auf eine exaktere Regelung weniger vorteilhafte Möglichkeit zur Reduktion der gesamten Brennerleistung einer Brennergruppe besteht darin, innerhalb der Brennergruppe jeweils mindestens einen, vorzugsweise mehrere Brenner separat abschaltbar zu gestalten. Es können auch von vornherein in den stromabwärts gelegenen Brennergruppen weniger Brenner vorgesehen sein oder Brenner mit Auslegung auf entsprechend kleinere Wärmeleistung. Besonders vorteilhaft ist es, auch innerhalb einer Brennergruppe die Wärmeleistung noch zu differenzieren, indem der obere oder die oberen Brenner einer Brennergruppe jeweils auf eine höhere Wärmeleistung ausgelegt werden als die unteren.The total heat output of the first burner group is advantageous by 20 to 100 %, preferably chosen by 40 to 60%, larger than the total heat output of the last burner group. It is useful to consider the total heat output of a downstream burner group each by about 5 to 20%, preferably 10 up to 15% smaller than the total heat output of the immediate neighboring upstream burner group. For this purpose, it is appropriate to Burners in a downstream burner group with smaller openings for equip the exit of the fuel used as the burner one upstream burner group. But it can also be provided that each downstream burner group with at least one flow control valve is equipped for the fuel supply, so that a simple throttling of the Fuel can be supplied as needed. Another, but in terms of one more precise control less advantageous way to reduce the total Burner performance of a burner group is within the burner group at least one, preferably several burners can be switched off separately shape. It can also be located in the downstream Burner groups fewer burners should be provided or burners designed for correspondingly smaller heat output. It is particularly advantageous, even within to differentiate the heat output of a burner group by the upper or the upper burners of a burner group each have a higher heat output be interpreted as the lower ones.

Durch die vergleichsweise einfachen Maßnahmen der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden, daß der Massendurchsatz durch einen bestehenden Ofen gegenüber der üblichen gleichmäßigen Befeuerung durch die Brenner um etwa 5 bis 10% erhöht wird. Besonderes wichtig ist es, daß die Betriebszeit zwischen zwei notwendigen Reinigungszyklen erheblich ausgeweitet werden kann. Dies ist die Folge davon, daß durch die gezielte Drosselung der Wärmeerzeugung im Verlauf vom Ofenanfang zum Ofenende hin eine deutlich geringere Verkokung in den Rohrbündeln stattfindet. Dies gilt besonders für das Ende des Crackofens, wo die Verkokungsgefahr am größten ist.The comparatively simple measures of the present invention can be achieved that the mass flow rate through an existing furnace the usual uniform firing by the burners increased by about 5 to 10% becomes. It is particularly important that the operating time between two necessary Cleaning cycles can be expanded significantly. This is the result of the fact that through the targeted throttling of heat generation in the course from the beginning of the furnace to Towards the end of the furnace there is significantly less coking in the tube bundles. This applies particularly to the end of the cracking furnace, where the risk of coking is greatest.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Funktionsgleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Parts with the same function are provided with the same reference symbols in the figures. It demonstrate:

Fig. 1 ein schematisches Schnittbild eines Crackofens, Fig. 1 is a schematic sectional view of a cracking furnace,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur am Ausgang eines Crackofens bei unterschiedlichen Betriebsweisen, Fig. 2 shows the time course of the surface temperature at the exit of a cracking furnace at different modes of operation,

Fig. 3 eine Abwandlung des Crackofens von Fig. 1, Fig. 3 shows a modification of the cracking furnace of Fig. 1,

Fig. 4 einen Crackofen mit unterschiedlich dimensionierten Ein- und Auslaßrohren und Fig. 4 shows a cracking furnace with differently dimensioned inlet and outlet pipes

Fig. 5 eine Abwandlung des Crackofens von Fig. 4. Fig. 5 shows a modification of the cracking furnace of Fig. 4.

Das strichpunktiert gezeichnete Rechteck in Fig. 1 stellt die Strahlungsbrennkammer eines Crackofens 5 dar. In dem Crackofen 5 ist mindestens ein Rohrbündel 1 angeordnet, das mäanderförmig vom Ofeneintritt an der linken Seite zum Ofenaustritt an der rechten Seite des Rechtecks läuft. Die Seitenwände des Crackofens 5 sind mit vier Gruppen von reihenförmig im Abstand übereinander angeordneten Brennern 2 bestückt, die mit I bis IV bezeichnet sind. Die dargestellte Ofenwand ist auf diese Weise in der Fläche gleichmäßig mit Brennern 2 besetzt. Die Brennstoffversorgung der Brenner 2 wird über eine Brennstoffzuleitung 4 gewährleistet, von der jeweils Teilstränge zu den Brennergruppen I bis IV abzweigen. Die einzelnen Teilstränge sind jeweils mit einem Mengenregelventil 3 versehen, so daß die jeder Brennergruppe I bis IV zugeleitete Brennstoffmenge individuell einstellbar ist. Durch das Rohrbündel 1 wird ein Strom schwerer Kohlenwasserstoffe hindurchgeleitet, der im Crackofen 5 bis zu dessen Ausgang hin in leichtere Kohlenwasserstoffe aufgespalten werden soll. Nach dem Stand der Technik würden sämtliche Brenner 2 und somit sämtliche Brennergruppen I bis IV mit der gleichen Wärmeleistung betrieben, indem die gleiche Menge an Brennstoff den einzelnen Brennern 2 zugeführt wird. Im vorliegenden Fall wird jedoch in erfindungsgemäßer Weise die Brennstoffzufuhr zu den Brennergruppen I bis IV variiert. Während die Brennstoffzufuhr nach dem Stand der Technik für alle Brennergruppen I bis IV bei 100% lag, wird im vorliegenden Fall für die erste Brennergruppe I eine Brennstoffmenge von 120%, für die Brennergruppe II von 110 %, für die Brennergruppe III von 100% und für die Brennergruppe IV von 80% eingestellt. Hierdurch ändert sich die Oberflächentemperatur der Rohrbündel. Während nach der Betriebsweise gemäß dem Stand der Technik die maximale Oberflächentemperatur im Bereich der Brennergruppe I, also im Eingangsbereich, z. B. 940°C und im Bereich der letzten Brennergruppe IV, also im Auslaßbereich, 1060°C beträgt, stellt sich bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Betriebsweise im Bereich der Brennergruppe I eine maximale Oberflächentemperatur von etwa 950°C und im Bereich der letzten Brennergruppe IV von etwa 1035°C ein.The dash-dotted rectangle in FIG. 1 represents the radiation combustion chamber of a cracking furnace 5. In the cracking furnace 5 , at least one tube bundle 1 is arranged, which runs in a meandering shape from the furnace inlet on the left side to the furnace outlet on the right side of the rectangle. The side walls of the cracking furnace 5 are equipped with four groups of burners 2 which are arranged in a row at a distance from one another and which are designated I to IV. The furnace wall shown is in this way evenly covered with burners 2 in area. The fuel supply to the burners 2 is ensured via a fuel feed line 4 , from each of which branches to the burner groups I to IV branch off. The individual partial strands are each provided with a quantity control valve 3 , so that the amount of fuel supplied to each burner group I to IV can be set individually. A stream of heavy hydrocarbons is passed through the tube bundle 1 and is to be split into lighter hydrocarbons in the cracking furnace 5 up to its exit. According to the prior art, all burners 2 and thus all burner groups I to IV would be operated with the same thermal output by supplying the same amount of fuel to the individual burners 2 . In the present case, however, the fuel supply to burner groups I to IV is varied in the manner according to the invention. While the fuel supply according to the prior art was 100% for all burner groups I to IV, in the present case a fuel quantity of 120% is used for the first burner group I, 110% for burner group II, 100% for burner group III and set to 80% for burner group IV. This changes the surface temperature of the tube bundle. While according to the operating mode according to the prior art, the maximum surface temperature in the area of burner group I, ie in the entrance area, for. B. 940 ° C and in the area of the last burner group IV, that is in the outlet area, 1060 ° C, in the above-described mode of operation according to the invention in the area of burner group I there is a maximum surface temperature of about 950 ° C and in the area of the last burner group IV of about 1035 ° C.

Aufgrund dieser Betriebsweise des Crackofens wird die Bildung von Verkokungen deutlich reduziert. Dies wird deutlich anhand der auf eine Ethylenerzeugung bezogenen Graphik in Fig. 2, die als durchgezogene Linie a den mit zunehmender Betriebszeit t des Crackofens ständig ansteigenden Verlauf der maximalen Oberflächentemperatur T im Auslaßbereich zeigt, die ein Spiegelbild für die zunehmende Verkokung der Rohrbündel ist. Als gestrichelte Linie b ist der bei gleicher Ofenleistung (d. h. gleicher Durchsatz an Kohlenwasserstoffen und Dampf bei gleichem Propylen/Ethylen-Verhältnis) unter erfindungsgemäßer Betriebsweise sich einstellende Temperaturverlauf im Auslaßbereich dargestellt. Nach einer Betriebszeit von 4-5 Tagen sind jeweils die zuvor bereits genannten Temperaturwerte von 1060°C bzw. 1035°C erreicht. Während eine maximale Oberflächentemperatur von 1080°C, bei der üblicherweise ein Reinigungszyklus erfolgt, bei herömmlicher Betriebsweise bereits nach etwa 15-16 Tagen Betriebszeit erreicht wird, tritt bei erfindungsgemäßem Betrieb diese kritische Grenze erst nach einer Betriebszeit von fast 40 Tagen ein.Due to this mode of operation of the cracking furnace, the formation of coking is significantly reduced. This becomes clear from the graph relating to ethylene production in FIG. 2, which as a solid line a shows the course of the maximum surface temperature T in the outlet area, which increases with the operating time t of the cracking furnace and which is a reflection of the increasing coking of the tube bundles. The dashed line b shows the temperature curve in the outlet area which occurs with the same furnace output (ie the same throughput of hydrocarbons and steam with the same propylene / ethylene ratio) under the operating mode according to the invention. After an operating time of 4-5 days, the previously mentioned temperature values of 1060 ° C and 1035 ° C are reached. While a maximum surface temperature of 1080 ° C., at which a cleaning cycle usually takes place, is already reached after about 15-16 days of operation in the conventional mode of operation, this critical limit only occurs after operation of almost 40 days in operation according to the invention.

In Fig. 2 ist als punktierte Linie c der Fall einer Betriebsweise dargestellt, bei der die Beheizung des Crackofens ebenfalls in erfindungsgemäßer Weise erfolgte, aber der Durchsatz an Kohlenwasserstoffen und Dampf gegenüber dem Fall a um etwa 10% erhöht wurde. Es zeigt sich, daß die für eine Reinigung der Rohrbündel kritische maximale Oberflächentemperatur von 1080°C am Ofenauslaß erst nach etwa 25 Tagen erreicht wird. Somit konnte unter diesen Bedingungen nicht nur eine Leistungssteigerung um 10%, sondern darüber hinaus auch noch eine Verlängerung des Betriebsintervalls zwischen zwei aufeinander folgenden Reinigungszyklen um etwa 65% erreicht werden.In Fig. 2 the case is shown as a dotted line c to a mode of operation in which the heating of the cracking furnace was also carried out in the inventive manner, but has been increased, the throughput of hydrocarbons and steam from the case to a about 10%. It can be seen that the maximum surface temperature of 1080 ° C. at the furnace outlet, which is critical for cleaning the tube bundles, is only reached after about 25 days. Under these conditions, it was not only possible to increase the performance by 10%, but also to extend the operating interval between two successive cleaning cycles by around 65%.

Die schematische Darstellung in Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Cackofens aus Fig. 1. Dieser Crackofen weist im Längsschnitt zwei Rohrbündel 1 auf, deren Einlaß an der linken bzw. rechten Seite und deren Auslaß jeweils in der Mitte angeordnet ist. Die einzelnen Brennergruppen I, II, III und IV weisen jeweils paarweise eine gemeinsame mit einem separaten Mengenregelventil 3 versehene Brennstoffzuleitung 4 auf. Die Funktion dieses Crackofens entspricht derjenigen des Crackofens von Fig. 1. Mit besonderem Vorteil werden jeweils die obersten Brenner 2 der Brennergruppen I-IV mit höherer Leistung betrieben als die unteren Brenner innerhalb der gleichen Brennergruppe I-IV.The schematic representation in FIG. 3 shows a modification of the cacking furnace from FIG. 1. This cracking furnace has two tube bundles 1 in longitudinal section, the inlet of which is arranged on the left or right side and the outlet of which is arranged in the middle. The individual burner groups I, II, III and IV each have a common fuel supply line 4 provided with a separate quantity control valve 3 in pairs. The function of this cracking furnace corresponds to that of the cracking furnace of FIG. 1. The uppermost burners 2 of the burner groups I-IV are operated with higher power than the lower burners within the same burner group I-IV with particular advantage.

In Fig. 4 ist der schematische Längsschnitt durch einen Crackofen 5 dargestellt, der ähnlich wie der Crackofen in Fig. 3 eine spiegelbildliche Anordnung der Rohrbündel 1 aufweist. Allerdings sind hierbei die Querschnittsabmessungen der Rohre am Einlaß für das Prozeßmedium wesentlich kleiner als an den Rohren am Auslaß, und es werden jeweils zwei parallele Einlaßrohre in ein gemeinsames Auslaßrohr überführt. Außerdem unterscheidet sich die Brenneranordnung von der in Fig. 3. Die Brenner 2 sind jeweils versetzt zueinander angeordnet. Entsprechend der Anordnung der Rohrbündel 1 sind auch die Brenner 2 spiegelbildlich zueinander angeordnet. Jede der Brennergruppen Ia, Ib, Ic, IIa, IIb, III wird jeweils aus drei übereinander angeordneten Wandbrennern B1 bzw. B2 bzw. B3 bzw. B4 bzw. B5 bzw. B6 gebildet. Die gesamte Wärmeleistung der Brennerguppen Ia-Ic ist erfindungsgemäß jeweils deutlich höher als die gesamte Wärmeleistung der letzten Brennergruppe III; entsprechend ist auch die gesamte Wärmeleistung der Brennergruppen IIa, IIb jeweils höher als diejenige der Brennergruppe III. Die Brennergruppen Ia-Ic können ebenso wie die Brennergruppen IIa und IIb jeweils untereinander gleich große Wärmeleistungen aufweisen. Auf jeden Fall ist aber gewährleistet, daß vom Ofeneintritt bis zum Ofenaustritt im Sinne der Erfindung ein Gefälle der Wärmeleistung vorhanden ist, welches zumindest während der Betriebsphase nach einer Reinigung der Rohrbündel die maximale Oberflächentemperatur der Rohrbündel am Ofenauslaß unter die maximale Oberflächentemperatur am Ofeneinlaß absenkt. Innerhalb der Brennergruppen Ia-III kann bei Bedarf noch ein Gefälle in der Wärmeleistung der einzelnen Brenner 2 von oben nach unten vorgesehen werden. Dies kann über eine entsprechende Einstellung der Mengenregelventile 3 in den Brennstoffzuleitungen 4 erfolgen. Da die einzelnen Brennstoffzuleitungen 4 gleichzeitig jeweils Brenner 2 unterschiedlicher Brennergruppen Ia-III mit Brennstoff versorgen, sind die einzelnen Wandbrenner B1 bis B6 mit entsprechend unterschiedlichen Düsen ausgestattet, um die gewünschte unterschiedliche Wärmeleistung zu gewährleisten. FIG. 4 shows the schematic longitudinal section through a cracking furnace 5 which, like the cracking furnace in FIG. 3, has a mirror-image arrangement of the tube bundle 1 . However, the cross-sectional dimensions of the pipes at the inlet for the process medium are considerably smaller than at the pipes at the outlet, and two parallel inlet pipes are transferred to a common outlet pipe. In addition, the burner arrangement differs from that in FIG. 3. The burners 2 are each offset from one another. According to the arrangement of the tube bundle 1 , the burners 2 are also arranged in mirror image to one another. Each of the burner groups Ia, Ib, Ic, IIa, IIb, III is formed from three wall burners B1 or B2 or B3 or B4 or B5 or B6 arranged one above the other. The total thermal output of burner groups Ia-Ic is in each case significantly higher than the total thermal output of last burner group III; Accordingly, the total heat output of burner groups IIa, IIb is higher than that of burner group III. Like the burner groups IIa and IIb, the burner groups Ia-Ic can each have the same heat outputs. In any case, however, it is ensured that a gradient in the heat output is present from the furnace inlet to the furnace outlet, which at least during the operating phase after cleaning the tube bundle lowers the maximum surface temperature of the tube bundle at the furnace outlet below the maximum surface temperature at the furnace inlet. If necessary, a gradient in the heat output of the individual burners 2 from top to bottom can be provided within the burner groups Ia-III. This can take place via a corresponding setting of the quantity control valves 3 in the fuel supply lines 4 . Since the individual fuel feed lines 4 simultaneously supply each burner 2 of different burner groups Ia-III with fuel, the individual wall burners B1 to B6 are equipped with correspondingly different nozzles in order to ensure the desired different heat output.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 5 zeigt eine gleichartige Anordnung der Rohrbündel 1 wie in Fig. 4, wobei zusätzlich zu dem schematischen (vertikalen) Längsschnitt des Crackofens 5 (Teilfigur A) auch ein schematischer horizontaler Schnitt (Teilfigur B) dargestellt ist. Hinsichtlich der Wandbrenner B1 bis B6 wird jede "Brennergruppe" Ia- III hierbei jeweils lediglich aus einem einzigen Brenner 2 gebildet. Ähnlich wie im Beispiel der Fig. 4 kann das erfindungsgemäße Gefälle in der Wärmeleistung so gebildet sein, daß die Wandbrenner B1, B2, B3 jeweils eine untereinander gleich große Wärmeleitung aufweisen, die aber größer ist als die untereinander gleich große Wärmeleistung der Wandbrenner B4 bzw. B5, während die Wärmeleistung des Wandbrenners B6 kleiner ist als jeweils die Wärmeleistung des Wandbrenners B4 oder B5. Die Beheizung der Rohrbündel 1 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich auch durch Bodenbrenner B7 bis B10, die jeweils paarweise einander gegenüberliegend beiderseits des Verlaufs des Rohrbündels 1 angeordnet sind. Die Brennergruppen werden bei den Bodenbrennern B7 bis B10 also jeweils aus zwei Brennern 2 gebildet. Zur Gewährleistung des erfindungsgemäßen Wärmegefälles können beispielsweise die Bodenbrenner B7 und B8 jeweils mit einer (untereinander gleich großen, aber) größeren Wärmeleistung versehen werden als die Bodenbrenner B9, während die Wärmeleistung der Bodenbrenner B10 nochmals kleiner gewählt wird als die Wärmeleistung der Bodenbrenner B9.The exemplary embodiment in FIG. 5 shows a similar arrangement of the tube bundle 1 as in FIG. 4, wherein in addition to the schematic (vertical) longitudinal section of the cracking furnace 5 (part figure A), a schematic horizontal section (part figure B) is also shown. With regard to the wall burners B1 to B6, each "burner group" Ia-III is in each case formed from a single burner 2 . Similar to the example in FIG. 4, the gradient according to the invention in the heat output can be formed in such a way that the wall burners B1, B2, B3 each have heat conduction that is equal to one another, but which is greater than the heat output of the wall burners B4 or B5, while the heat output of the wall burner B6 is less than the heat output of the wall burner B4 or B5. In this exemplary embodiment, the tube bundle 1 is also heated by floor burners B7 to B10, which are arranged in pairs opposite one another on both sides of the course of the tube bundle 1 . The burner groups in the bottom burners B7 to B10 are therefore each formed from two burners 2 . To ensure the heat gradient according to the invention, for example, the floor burners B7 and B8 can each be provided with a heat output (which is the same size, but) greater than that of the floor burners B9, while the heat output of the floor burners B10 is again chosen to be lower than the heat output of the floor burners B9.

Claims

1. Method for operating a cracking furnace with at least one tube bundle through which a stream of hydrocarbons to be cracked is passed, and with burners arranged in groups on the furnace walls and / or on the floor and / or the ceiling of the cracking furnace along the tube bundle for heating the tube bundle, characterized by
that the individual burner groups are operated in such a way that the total heat output of the first burner group (based on the flow path of the hydrocarbons to be cracked) is significantly greater than the total heat output of the last burner group
and that the total heat output of a burner group arranged between the first and the last burner group is adjusted in such a way that the total heat output of a downstream burner group is smaller or at most as large as the total heat output of the immediately adjacent upstream burner group.

2. The method according to claim 1, characterized, that the total heat output of the first burner group is 20% to 100%, is preferably set 40% to 60% larger than the total Heat output of the last burner group.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized, that the total heat output of a downstream burner group is 5% to 20%, in particular 10 to 15% smaller than the total thermal output of the immediately adjacent upstream located burner group.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the heat output in the downstream of the first burner group Burner groups is set by throttling the fuel supply.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the heat output in the downstream of the first burner group Burner groups by switching off individual burners in the burner groups is set.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that within a burner group the upper / the upper burner with operate at a higher heat output than the lower ones.

7. Cracking furnace with at least one tube bundle ( 1 ) through which a stream of hydrocarbons to be cracked can be passed, and with burners arranged in groups on the furnace walls and / or on the floor and / or on the ceiling of the cracking furnace ( 5 ) for heating the tube bundle ( 1 ), characterized in that the total heat output (based on the flow path of the hydrocarbons to be cracked) first burner group (I) is significantly greater than the total heat output of the last burner group (IV) and that the total heat output of a downstream burner group (II -IV) is smaller or at most as large as the total heat output of the immediately adjacent upstream burner group (I-III).

8. cracking furnace according to claim 7, characterized, that the total heat output of the first burner group (I) by 20% to 100 %, preferably 40% to 60% is greater than the total heat output of the last burner group (IV).

9. Cracking furnace according to one of claims 7 to 8, characterized, that the total heat output of a downstream burner group (II to IV) each 5% to 20%, preferably 10 to 15% smaller is the total thermal output of the immediately adjacent upstream located burner group (I to III).

10. Cracking furnace according to one of claims 7 to 9, characterized in that the burners ( 2 ) of a downstream burner group (II to IV) have smaller openings for the exit of the fuel used than the burners ( 2 ) of an upstream burner group (I to III).

11. Cracking furnace according to one of claims 7 to 10, characterized in that at least each downstream burner group (II to IV) is equipped with at least one flow control valve ( 3 ) for the fuel supply.

12. Cracking furnace according to one of claims 7 to 11, characterized in that at least one burner ( 2 ) can be switched off separately in a downstream burner group (II to IV).

13. Cracking furnace according to one of claims 7 to 12, characterized in that within a burner group (I-IV) the upper / the upper burners ( 2 ) are each designed for a higher heat output than the lower.