DE2145232A1

DE2145232A1 - Heizrohr für einen von außen erhitzbaren Ofen

Info

Publication number: DE2145232A1
Application number: DE19712145232
Authority: DE
Inventors: Masaru; Tokumitsu Ichiro; Takemura Toshisada; Sugiyama Minoru; Yamaguchi Hiroshi; Tokio. P Yamato
Original assignee: IDEMUTSU PETROCHEMICAL CO Ltd
Current assignee: IDEMUTSU PETROCHEMICAL CO Ltd
Priority date: 1970-09-18
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1972-03-23
Also published as: FR2106597B1; FR2106597A1

Description

zu der Patentanmeldung der Firma

IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LIMITED

No. 1-1, 3-chome, Karunouchi, Chiyodaku, Tokyo, Japan

betreffend

Heizrohr für einen von außen erhitzbaren Ofen

Prioritätem.18. September 1970, Japan, Nr. 81244/1970 23. Dezember 1970» Japan, Nr. 115719/1970

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizrohr für einen von außen erhitzbaren Ofen und· insbesondere auf ein Heizrohr für einen von außen erhitzbaren Ofen, dessen innere Oberfläche so groß wie möglich gemacht werden soll.

Es ist bekannt, Heizrohre mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt herzustellen und sie für von außen erhitzbare Öfen zu verwenden. Hierbei ist nachteilig, die schlechte Wärmeübertragung von der Heizquelle zu dem zu erhitzenden Medium in den Heizrohren, die hauptsächlich in dem Abschnitt der Konvektionswärmeübertragung von der inneren Oberfläche der Heizröhren zu dem zu erhitzenden Medium zu beobachten ist. Um also die Temperatur des zu erhitzenden Mediums bei einer bestimmten hohen

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Temperatur zu halten, muß die Temperatur an der äußeren Oberfläche des Heizrohrs bei einer höheren Temperatur gehalten werden. Infolgedessen sammelt sich die Wärmestrahlung von der Wärmequelle in dem Heizrohr an. Dies bedeutet, daß die Lebensdauer eines solchen Heizrohrs kurz ist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Menge der Wärmeübertragung von der inneren Oberfläche des Heizrohrs zu dem zu erhitzenden Medium erhöht werden kann, wenn man ein Heizrohr verwendet, dessen · innere Oberfläche so groß wie möglich gemacht wird, und wobei die Temperatur an der Außenfläche des Heizrohrs niedriger gehalten werden kann. Wenn man die Temperatur an der Außenfläche des Heizrohrs verringert, wird die Lebensdauer des Heizrohrs verlängert, und es ist nicht notwendig, einen hochwertigen wärmebeständigen Stahl als Röhrenmaterial zu verwenden, wie dies bei üblichen Heizrohren der Fall ist. Wenn insbesondere das erfindungsgemäße Heizrohr für einen von außen zu erhitzenden Ofen für das thermische Kracken von Kohlenwasserstoff en zur Herstellung von Olefinen verwendet wird, kann die Wärmeübertragung zu dem Kohlenwasserstoffmedium verbessert werden. Dies bedeutet, daß der Durchsatz des zu behandelnden Kohlenwasserstoffs erhöht und die Verweilzeit des zugeführten Kohlenwasserstoffs in dem thermischen Krackrohr verkürzt werden kann.

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Auf diese Weise können Nebenreaktionen der thermischen Krackprodukte verhindert und gleichzeitig die Ausbeute an Olefinen erhöht werden. Außerdem kann die Bildung von öligen Polymerisaten und von Koks unter Kontrolle gehalten werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines von außen zu erhitzenden Ofens.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizrohrs.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine zum Teil aufgeschnittene Ansicht einer wieder anderen Ausführungsform der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizrohr für einen von außen erhitzbaren Ofen soll die innere Oberfläche des Heizrohrs an den Seiten, die zur Heizquelle gerichtet sind, größer gemacht werden, um so eine größere Wärmestrahlungsmenge pro Flächeneinheit aufnehmen zu können, als an den Seiten, die nicht zu der Heizquelle hinzeigen und infolgedessen eine kleinere Wärmestrahlungsmenge pro Flächeneinheit empfangen. Damit wird die Temperatur in Umfangsrichtung des Heizrohrs gleichmäßig gemacht und die Lebensdauer des Heizrohrs verlängert. Besonders im Falle eines Heizrohrs mit elliptischem

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Querschnitt ist es erwünscht, daß nur die innere Oberfläche des Heizrohrs an den Seiten, die zu der Heizquelle des Ofens führt, einen Querschnitt mit partiellen Vorsprüngen aufweist (vgl. Fig. 3), um damit die Temperatur in Umfangsrichtung des Heizrohrs gleichmäßig zu machen.

Besonders wirksam ist es, ein Heizrohr an der inneren Oberfläche mit spiralförmigen Vorsprüngen zu versehen, wie dies eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. In diesem Fall sollten zweckmäßigerweise:- die Kanten der spiralförmigen Vorsprünge so geneigt sein, daß sie Winkel von 30° bis 60° zu der Achse des Rohrs bilden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch das Rohr sehr groß sein soll, ist es besser, den Neigungsgrad der spiralförmigen Vorsprünge zu der Achse des Rohrs zu verringern. Als Folge hiervon steigt die lieneare Geschwindigkeit des Medium durch das Rohr an der Oberflächenschicht der inneren Oberfläche des Heizrohrs beträchtlich an, im Vergleich zu üblichen Heizrohren. Die Konvektionswärmeübertragung von der inneren Oberfläche des Heizrohrs zu dem hindurchfließenden Medium, die für den größeren Teil des Widerstands gegen Wärmeübertragung von der Heizquelle zu dem Medium in dem Rohr des von außen zu erhitzenden Ofens verantwortlich ist, kann dadurch verbessert werden, und die Temperatur an der Außenfläche des Heizrohrs kann beträchtlich verringert werden.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Heizrohrs wird anhand der Fig. 1 näher beschrieben. Das zu erhitzende Medium wird

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über das Rohr 1 in ein Heizrohr 2 eingeleitet, das von einer Heizquelle eines Ofens 3 erhitzt wird. Dann wird es in aufeinanderfolgenden Stufen zu einem Auslaßrohr 4 geleitet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter . erläutert.

Beispiel 1

Naphtha mit einer spezifischen Dichte von 0,715, einem Anfangssiedepunkt von 50° C und einem Endsiedepunkt von 177° C wurde in einem Heizrohr mit einer Querschnittsfläche, wie in Figur 2 gezeigt, thermisch gekrackt. Die Bedingungen des thermischen Krackens waren so, daß die Mengen an zugeführtem Naphtha und verdünnendem Dampf so eingestellt waren, daß die Ausgangstemperatur des thermisch gekrackten Gases bei 150° C lag. Es wurden die in der Tabelle 1 angegebenen thermischen Krackprodukte erhalten.

Die Abmessungen des Heizrohrs sind in der Tabelle 1 zusammen mit den Werten eines Vergleichsversuches angegeben, bei dem ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt verwendet worden ist.

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- 6 - Tabelle	1	Vergleichsversuch (kreisförmiges Rohr)
Abmessungen des Heizrohrs	Beispiel 1	45 mm
Innendurchmesser	50 mm*	284 mm
Länge des Umfangs der inneren Oberfläche	443 mm	6460 mm²
Querschnittsfläche des lichten Heizrohrs	6460 mm
Thermische Krackbedin
gungen		850° C
Ausgangstemperatur des thermisch gekrackten Gases	850° C	0,66 t/Std.
Strömungsgeschwindigkeit des Naphthas	1,10 t/Std

Dampf Strömungsgeschwindigkeit 0,66 t/Std. 0,40 t/Std.

Verweilzeit (650⁰C oder höher) 0,22 Sek.

Ausbeuten an thermisch gekrackten Produkten

Methan Äthylen Propylen

0,35 Sek.

13,0 %	16,9
28,5 %	25,3
15,1 %	13,5

*.Dieser Wert gilt für den Innendurchmesser an den Konkaven Abschnitten der inneren Oberfläche des Rohrs.

Beispiel 2

Ein Dampfgemisch aus Erdölnaphtha mit einem spezifischen Gewicht von 0,715, einem Anfangssiedepunkt von 50⁰C

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und einem Endsiedepunkt von 177 ° C sowie Dampf wurde thermisch bei 850 ° C in einem Rohr gekrackt, dessen Querschnitt in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist. Die spiralförmigen Vorsprünge an der inneren Oberfläche des Heizrohrs waren so geneigt, daß sich ein Winkel von 30 zur Achse des Rohrs bildete. Die Abmessungen des Heizrohrs, die Bedingungen des thermischen Krackens sowie die thermisch gekrackten Produkte sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 2 Abmessungen des Heizrohrs

Innendurchmesser 50 mm

Querschnittsfläche des lichten Heizrohrs 6460 mm Bedingungen des thermischen Krackens

Gas-Aüsgangstemperatur

Strömungsgeschwindigkeit des Erdölnaphthas

Dampfströmungsgeschwindigkeit

Verweilzeit (650° C oder höher)

Temperatur an der Außenfläche des Heizrohrs 930° C

Ausbeuten der thermisch gekrackten Produkte Methan 12,9 %

Äthylen 29,0 %

Propylen 15,1 %

Patentansprüche 2 0 9 8 T 3 / 1 5 7 5

850	° C	t/Std.
1	,10	t/Std.
0	,66	Sek.
0	,22

Claims

Patentansprüche

( 1,)Verfahren für einen von außen zu heizenden Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine innere Querschnittsfläche hat, die so groß wie möglich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an seiner Innenseite mit Vorsprüngen versehen ist. «
3. Heizrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß es an seiner Innenseite mit spiralförmigen Vorsprüngen versehen ist.
4. Heizrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn e t , daß sich die Kanten der spiralförmigen Vorsprünge um höchstens 60° zur Achse des Rohrs neigen.
5. Heizrohr nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Rohrs an den Abschnitten, die zur Heizquelle hinzeigen, größer gemacht ist und eine größere Menge an Wärmestrahlung pro Flächeneinheit aufnehmen kann als die anderen Abschnitte, die eine geringere Menge an V/ärme strahlung pro Flächeneinheit

* ti·

aufnehmen.

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6. Heizrohr nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß es die Vorsprünge an seiner Innenseite nur an den Abschnitten aufweist, die zur Heizquelle führen.

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no

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