DE2203420B2 - Process for heating a gas containing carbon monoxide and in particular a device suitable for carrying out this process - Google Patents
Process for heating a gas containing carbon monoxide and in particular a device suitable for carrying out this processInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen eines kohlenmonoxidhaltigen Gases mittels Strahlungswärme mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erhitzen eines strömenden Mediums, die insbesondere zur Durchführung des genannten Verfahrens zum Erhitzen eines kohlenmonoxidhaltigen Gases geeignet ist und die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5 aufweistThe invention relates to a method for heating a carbon monoxide-containing gas by means of radiant heat with the features according to the preamble of claim 1. The invention also relates a device for heating a flowing medium, in particular for performing the mentioned method for heating a carbon monoxide-containing Gas is suitable and has the features according to the preamble of claim 5
Verfahren und Vorrichtungen zur sehr schnellen Aufheizung von strömenden Medien, z. B. zum ZweckMethods and devices for the very rapid heating of flowing media, e.g. B. for purpose
ίο der Pyrolyse oder des Krackens von Kohlenwasserstoffen (Äthylenproduktion) sind bekannt und im Einsatz. Das Bestreben besteht dabei darin, das Kracken mit hoher Intensität bei kurzer Verweilzeit zu erlauben. So ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kracken von Kohlenwasserstoffen bekannt, bei denen das zu behandelnde strömende Medium durch mehrere Strahlungszonen geführt wird, in denen jeweils getrennt Wärme zuführbar ist, so daß in jeder Strahlungszone eine eigene Umsetzungsrate erzielt wird (US-PS 31 82 638). Das bekannte Verfahren mit den dabei angewendeten Verfahrensparametern ist jedoch zur wirtschaftlichen und sehr schnellen Erhitzung von kohlenmonoxidhaltigem Gas nicht geeignet, ohne daß Einbußen an Wirtschaftlichkeit oder die Gefahr einer Überlastung der zum Überhitzen verwendeten Vorrichtung in Kauf genommen werden müssen.ίο pyrolysis or cracking of hydrocarbons (Ethylene production) are known and in use. The aim is to use the cracking to allow high intensity with a short dwell time. Such is a method and apparatus for cracking known of hydrocarbons, in which the flowing medium to be treated passes through several radiation zones is performed, in each of which heat can be supplied separately, so that in each radiation zone its own conversion rate is achieved (US-PS 31 82 638). The well-known procedure with this applied process parameters is however for economical and very fast heating of carbon monoxide-containing gas is not suitable without loss of economy or the risk of a Overloading of the device used for overheating must be accepted.
Es ist deshalb ausgehend von diesem bekannten Verfahren eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mittels dem kohlenmonoxidhaltiges Gas möglichst wirtschaftlich und schnell ohne eine Überhitzung der hierzu verwendeten Vorrichtung aufgeheizt werden kann.It is therefore an object of the present invention, based on this known method, to provide a To create method by means of the carbon monoxide-containing gas as economically and quickly as possible without a Overheating of the device used for this purpose can be heated.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, das die Verfahrensschritte gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 beinhaltet.To solve this problem, the invention proposes a method that includes the method steps according to the Characteristic part of claim 1 includes.
Es hat sich gezeigt, daß bei der von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrensführung, die in der ersten Strahlungszone einen höheren Temperaturanstieg als in der zweiten Strahlungszone vorsieht, eine minimale Belastung der Rohrleitungen auftritt, in denen das kohlenmonoxidhaltige Gas geführt wird. Infolge der angegebenen kurzen Verweilzeit ist auch eine Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet, bei der der Wärmeübergang von den Rohren an das Gas einen soIt has been shown that in the method proposed by the invention, which in the first Radiation zone provides a higher temperature rise than in the second radiation zone, a minimal one Loading of the pipelines occurs, in which the carbon monoxide-containing gas is led. As a result of specified short residence time is also guaranteed a flow rate at which the Heat transfer from the pipes to the gas is one way
hohen Wert annimmt, daß eine Überlastung der Rohrleitungswandungen nicht eintritt. Denn das zu erhitzende Gas nimmt die durch die Rohrleitungswandungen hindurchgeführte Wärme auf und erzeugt dadurch einen Kühleffekt auf der Innenseite der Rohrleitungswandungen. Infolge der genannten hohen Strömungsgeschwindigkeit ist dieser Kühleffekt so eingestellt, daß tatsächlich ein hoher Wärmefluß in der Zeiteinheit übertragen werden kann, ohne daß die Belastungsfähigkeit der Rohrleitungswandungen überschritten wird.assumes a high value that the pipe walls will not be overloaded. Because that too The heating gas absorbs the heat carried through the pipe walls and generates it thereby a cooling effect on the inside of the pipe walls. As a result of the aforementioned high Flow rate is this cooling effect adjusted so that actually a high heat flow in the Time unit can be transferred without the load capacity of the pipe walls being exceeded will.
Eine Vorrichtung zum Erhitzen eines strömenden Mediums der eingangs angegebenen Art ist bekannt (US-PS 32 74 978). Bei dieser bekannten Vorrichtung sind zwei voneinander getrennte Strahlungskammern vorgesehen, in denen jeweils eine Einzelreihe von vertikal stehenden Rohren zum Hindurchleiten des strömenden Mediums angeordnet ist. Die Beaufschlagung der in den beiden Strahlungskammern stehenden Rohre erfolgt unabhängig voneinander, d. h. die Erhitzung des strömenden Mediums erfolgt jeweils in einer einzigen Erhitzungsstufe. Eine volle Ausnutzung der Wärmebelastungsfähigkeit der Rohre ist jedoch hierbei nicht möglich, so daß das Erhitzen unwirtschaft-A device for heating a flowing medium of the type specified at the beginning is known (U.S. Patent 3,274,978). In this known device there are two separate radiation chambers provided, in each of which a single row of vertically standing tubes for passing the flowing medium is arranged. The application of the standing in the two radiation chambers Pipes are done independently of each other, i. H. the flowing medium is heated in a single heating stage. A full utilization of the heat load capacity of the pipes is, however not possible here, so that the heating is uneconomical
lieh erfolgt.borrowed.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt deshalb darin, die bekannte Vorrichtung zum Erhitzen eines strömenden Mediums so zu verbessern, daß die Wärmebelastungsfähigkeit der Rohre in den Strahlungskammern voll ausgenutzt wird und aaher eine wirtschaftliche Erhitzung des Mediums möglich istAnother object of the invention is therefore the known device for heating a to improve the flowing medium so that the heat load capacity of the tubes in the radiation chambers is fully utilized and an economical heating of the medium is also possible
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ausgestaltung der Vorrichtung gelöst, die sich aus den Merkmalen gemäß dem kennzeichnenden Teil des m Patentanspruchs 5 ergibtAccording to the invention, this object is achieved by an embodiment of the device, which consists of the Features according to the characterizing part of claim 5 m results
Wesentlich für die Vorrichtung nach der Erfindung ist die Verbindung der in den beiden Strahlungskammern befindlichen Rohre miteinander, so daß das Medium die Strahlungskammern nacheinander durchströmt und η durch die verschiedenartige Einsteuerung der Strahiungsbedingungen unter voller Ausnutzung der Wärmebelastungsgrenze der jeweiligen Rohre erhitzt werden kann.. Da weiterhin die Strahlungskammern voneinander durch die angegebene Gestaltung thermisch 2» abgeschottet sind, wird eine gegenseitige Beeinflussung der Strahlungskammern und der darin augeordneten Rohre verhindert Trotz der unterschiedlich steuerbaren Wärmebeaufschlagung in den einzelnen Strahlungskammern erfolgt somit kein Wärmeaustausch, der zu einer unkontrollierbaren zusätzlichen Belastung der Rohrleitungen über die Zulässigkeitsgrenze hinaus führen könnte.The connection between the two radiation chambers is essential for the device according to the invention pipes located with each other, so that the medium flows through the radiation chambers one after the other and η through the various control of the radiation conditions with full utilization of the thermal load limit the respective tubes can be heated .. As the radiation chambers continue to be separated from each other are thermally sealed off by the specified design, there is a mutual influence the radiation chambers and the pipes arranged in them prevented despite the different controllable The application of heat in the individual radiation chambers therefore does not result in any heat exchange that leads to an uncontrollable additional load on the pipelines beyond the permissible limit could lead.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4 bzw. 6 bis 8.Advantageous embodiments of the method and the device according to the invention emerge from the Subclaims 2 to 4 and 6 to 8, respectively.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung, die im Schnitt in den F i g. 1 und 2 dargestellt sind, näher erläutert.The invention is explained below using two exemplary embodiments of a device which, in section in fig. 1 and 2 are shown, explained in more detail.
Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist eine Vorrichtung r> 10 in Form eines vertikalen Rohres in einem Stahlrahmen angeordnet und stützt sich auf Pfeilern ab. Sie besteht aus Außenwänden 11 und 12, Innenwänden 13 und 14, Stirnwänden 15 und Böden 16 und 17. Die Außenwände 11, \2 liegen im wesentlichen parallel zu w den Innenwänden 13,14. Sie erstrecken sich jedoch über die Höhe der Innenwände 13, 14 hinaus. In die Außenwände 11,12 und die Innenwände 13, 14 ist eine Anzahl von Vertikalreihen hochintensiver Strahlungsbrenner 18 eingebaut. Die Böden 16,17 erstrecken sich zwischen den Außenwänden 11,12 bzw. den Innenwänden 13, 14. In ihnen sind Bodenbrenner 19 angeordnet, die vorzugsweise Flammbrenner sind.According to the illustration in FIG. 1 a device r> 10 is arranged in the form of a vertical tube in a steel frame and is supported on pillars. Is composed of outer walls 11 and 12, inner walls 13 and 14, end walls 15 and floors 16 and 17. The outer walls 11, \ 2 lie substantially parallel to the inner walls of w 13,14. However, they extend beyond the height of the inner walls 13, 14. A number of vertical rows of high-intensity radiant burners 18 are built into the outer walls 11, 12 and the inner walls 13, 14. The floors 16, 17 extend between the outer walls 11, 12 and the inner walls 13, 14. In them, floor burners 19 are arranged, which are preferably flame burners.
Die Außenwand U, die Innenwand 13 und der Boden 16 bilden zusammen mit den Stirnwänden 15 eine erste, Strahlungskammer 20, während die Außenwand 12, die Innenwand 14 und der Boden 17 zusammen mit den Stirnwänden 15 eine zweite Strahlungskammer 21 darstellen. Die Stirnwände 15 bilden ihrer Form nach ein umgekehrtes U und schaffen somit einen offenen Bereich 22, der den Zugang zu den in den Innenwänden 13 und 14 eingebauten Brennern 18 ermöglicht.The outer wall U, the inner wall 13 and the bottom 16 together with the end walls 15 form a first, Radiation chamber 20, while the outer wall 12, the inner wall 14 and the bottom 17 together with the End walls 15 represent a second radiation chamber 21. The end walls 15 replicate their shape an inverted U, thus creating an open area 22 that gives access to those in the interior walls 13 and 14 built-in burners 18 allows.
Auf den Innenwänden 13,14 ist in horizontaler Lage ein inneres Dach 25 befestigt. Auf der Außenwand 11 und den Stirnwänden 15 befindet sich ein horizontales ω oberes Dach 26; entsprechend ist auf der Außenwand 12 und den Stirnwänden 15 ein oberes Dach 27 angeordnet. Von den Dächern 26 und 27 aus nach oben erstrecken sich Wände 28 und 29, die zusammen mit den nach oben hinausstehenden Stirnwänden 15 eine Konvektionszone b"> 30 bilden. Durch einen horizontalen Durchgang 33 stehen die Strahlungskammern 20 und 21 in Strömungsverbindung mit der Konvektionszone 30. Alle Wände, Böden und Dächer sind mit gseignetem hitzebständigem Material ausgekleidet oder daraus hergestelltOn the inner walls 13,14 is in a horizontal position an inner roof 25 attached. On the outer wall 11 and the end walls 15 there is a horizontal ω top roof 26; accordingly is on the outer wall 12 and the end walls 15, an upper roof 27 is arranged. Extend upward from the roofs 26 and 27 walls 28 and 29, which together with the upwardly projecting end walls 15 form a convection zone b "> 30 form. The radiation chambers 20 and 21 are in flow connection with the convection zone 30 through a horizontal passage 33. All walls, Floors and roofs are with suitable heat-resistant Lined or made of material
Die Konvektionszone 30 enthält eine Anzahl horizontaler Konvektionsrohre 35, die so angeordnet sind, daß keine direkte Sichtlinie zwischen den Konvektionsrohren und den Strahlungskammern 20,21 besteht.The convection zone 30 contains a number of horizontal convection tubes 35 so arranged are that no direct line of sight between the convection tubes and the radiation chambers 20,21 consists.
In der Strahlungskammer 20 ist eine Einzelreihe von vertikalen Rohren 31 vorgesehen, die in einer zur Innenwand 13 und zur Außenwand 11 parallelen und davon einen konstanten Abstand einhaltenden Ebene verlaufen. Der untere Abschnitt jedes Rohres 31 steht in Strömungsverbindung mit einer Einlaßleitung 36, die im Boden 16 der Strahlungskammer 20 angeordnet ist In ähnlicher Weise ist eine Einzelreihe vertikaler Rohre 32 in einer zur Innenwand 14 und zur Außenwand 12 parallelen und äquidistanten Ebene angeordnet Das untere Ende jedes Rohres 32 steht in Strömungsverbindung mit einer Auslaßleitung 37, die im Boden 17 der Strahlungskammer 21 liegtIn the radiation chamber 20, a single row of vertical tubes 31 is provided, which in a for Inner wall 13 and to the outer wall 11 parallel and therefrom a constant distance from the plane get lost. The lower portion of each tube 31 is in flow communication with an inlet conduit 36 which is in the A single row of vertical tubes 32 is arranged in a similar manner arranged in a plane parallel and equidistant to the inner wall 14 and the outer wall 12 lower end of each tube 32 is in flow communication with an outlet line 37 in the bottom 17 of the Radiation chamber 21 is located
Eine Anzahl von zueinander parallelen horizontal verlaufenden Verbindungsleitungen 38 ist in dem horizontalen Durchgang 33 angeordnet die jeweils ein Rohr 31 der Strahlungskammer 20 mit einem Rohr 32 der Strahlungskammer 21 verbinden. Das zu erhitzende Strömungsmedium verläuft somit durch die Vorrichtung in einer Anzahl voneinander getrennter Ströme längs eines Strömungsweges, der zuerst aufwärts durch die vertikalen Rohre 31 in der Strahlungskammer 20, daraufhin horizontal durch die Verbindungsleitungen 38 in dem horizontalen Durchgang 33 und kann nach unten durch die Rohre 32 in der Strahlungskammer 21 verläuft Die vertikalen Rohre 31,32 in den Strahlungskammern 20, 21 sind an der Vorrichtung 10 mittels Hängestreben 39 aufgehängt während die horizontalen Verbindungsleitungen 38 auf einem Federlager 40 aufliegen, welches das Durchsacken dieser Leitungen verhindert, jedoch die bei den hohen Betriebstemperaturen auftretende Wärmedehnung zuläßtA number of mutually parallel horizontally extending connecting lines 38 is in the horizontal passage 33, each of which has a tube 31 of the radiation chamber 20 with a tube 32 the radiation chamber 21 connect. The flow medium to be heated thus runs through the device in a number of separate streams along a flow path that first goes up through the vertical tubes 31 in the radiation chamber 20, then horizontally through the connecting lines 38 in the horizontal passage 33 and can go down through the tubes 32 in the radiation chamber 21 The vertical tubes 31,32 in the radiation chambers 20, 21 are on the device 10 by means Suspension struts 39 are suspended while the horizontal connecting lines 38 are on a spring bearing 40 which prevents these lines from sagging, but at the high operating temperatures occurring thermal expansion allows
Die Brenner 18 sind in einer Anzahl von voneinander im Abstand angeordneten vertikalen Reihen ausgerichtet und erstrecken sich über die ganze Tiefe der Innenwände 13, 14 und der Außenwände 11, 12. Die Einzelreihe der Rohre 31,32 in den Strahlungskammern 20, 21 wird somit von beiden Seiten über die ganze Länge der Reihe sowie im wesentlichen über die ganze vertikale Länge der Rohre befeuert Jede Vertikalreihe von Brennern 18 wird durch eine getrennte Zuleitung 41 mit Brennstoff versorgt Außerdem führt zu jedem Brenner 18 einer Vertikalreihe eine Brennstoffleitung 42 mit einem Ventil 43, die mit der Zuleitung 41 für die ganze Reihe verbunden ist. Auf diese Weise kann jede Brennerreihe und auch jeder einzelne Brenner 18 separat einreguliert werden, um dadurch die Wärmezufuhr zu steuern. Die Zuleitungen 41 sind im Ausführungsbeispiel nur für die Brenner 18 in der Außenwand 12 gezeichnet worden. Dies geschieht jedoch nur aus Gründen der Vereinfachung; in der Praxis werden auch die Brenner der Innenwände auf ähnliche Weise versorgt.The burners 18 are aligned in a number of spaced apart vertical rows and extend over the entire depth of the inner walls 13, 14 and the outer walls 11, 12. The Individual row of the tubes 31,32 in the radiation chambers 20, 21 is thus from both sides over the whole Length of the row as well as substantially the entire vertical length of the tubes fired each vertical row from burners 18 is supplied with fuel through a separate supply line 41 also leads to each Burner 18 of a vertical row has a fuel line 42 with a valve 43, which is connected to the supply line 41 for the whole row is connected. In this way, each row of burners and also each individual burner 18 can be adjusted separately in order to control the heat supply. The leads 41 are in the exemplary embodiment has only been drawn for the burner 18 in the outer wall 12. However, this only happens Reasons of simplification; in practice the internal wall burners are also made in a similar manner provided.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig.2 dargestellt, die der Ausführungsform gemäß F i g. 1 in gewisser Weise entspricht und deshalb Teile mit gleichen Bezugszeichen enthält.Another embodiment of a device according to the invention is shown in FIG Embodiment according to FIG. 1 corresponds in a certain way and therefore parts with the same reference numerals contains.
Die Vorrichtung 10' gemäß F i g. 2 umfaßt ein vertikal stehendes Rohr, das in einem Stahlrahmen angeordnet ist, sich auf Pfeilern abstützt und im wesentlichen ausThe device 10 'according to FIG. 2 comprises a vertically standing pipe which is arranged in a steel frame is supported on pillars and essentially consists of
Stirnwänden 15', Außenwänden IV, 12' und Innenwänden 13', 14' besteht. Die Außenwände U', 12' erstrecken sich beide nach oben und unten über die Innenwände 13', 14' hinaus.End walls 15 ', outer walls IV, 12' and inner walls 13 ', 14'. The outer walls U ', 12' both extend upwards and downwards beyond the inner walls 13 ', 14'.
Mit den Stirnwänden 15' und den Innenwänden 13', > 14' ist ein horizontaler innerer Boden 102 verbunden, während ein ebenfalls horizontaler und parallel zu dem inneren Boden 102 liegender äußerer Boden 101 mit den Stirnwänden 15' und den Außenwänden iV, 12' in Verbindung steht. Der innere Boden 102 und der äußere Boden 101 schaffen in Verbindung mit den Stirnwänden 15' einen im wesentlichen horizontal verlaufenden unteren Durchgang 103, der zwei Strahlungskammern 20', 21' miteinander verbindet. Die Strahlungskammer 20' wird durch den äußeren Boden 101, die Außenwand r> 11', die Innenwand 13' und die Stirnwände 15' gebildet. Die Strahlungskammer 21' wird dagegen von dem äußeren Boden 101, der Außenwand 12', der Innenwand 14' und den Stirnwänden 15' umschlossen.A horizontal inner floor 102 is connected to the end walls 15 'and the inner walls 13',> 14 ', while an outer floor 101, which is also horizontal and parallel to the inner floor 102 , is connected to the end walls 15' and the outer walls iV, 12 'in Connection. The inner base 102 and the outer base 101 , in conjunction with the end walls 15 ', create a substantially horizontally extending lower passage 103 which connects two radiation chambers 20', 21 'to one another. The radiation chamber 20 ' is formed by the outer bottom 101, the outer wall r>11', the inner wall 13 ' and the end walls 15'. The radiation chamber 21 ' , on the other hand, is enclosed by the outer base 101, the outer wall 12', the inner wall 14 'and the end walls 15'.
Eine Anzahl von vertikalen Reihen von Strahlungsbrennern 18' sind in die Innenwände 13', 14' sowie in die Außenwände 1Γ, 12' eingebaut.A number of vertical rows of radiant burners 18 'are built into the inner walls 13', 14 'as well as into the outer walls 1Γ, 12' .
Mit den Stirnwänden 15' und den Innenwänden 13', 14' ist ein horizontales inneres Dach 25' verbunden. Ein Paar horizontaler oberer Dächer 26', 27' verbindet jeweils die Stirnwände 15' und erstreckt sich in derselben Ebene von den Außenwänden 11', 12', zu dem inneren Dach 25' im wesentlichen parallel liegend, nach innen. Die Innenränder der oberen Dächer 26' und 27' halten voneinander und von dem Inneren des inneren Daches 25' einen bestimmten Abstand ein.A horizontal inner roof 25 'is connected to the end walls 15' and the inner walls 13 ', 14'. A pair of horizontal upper roofs 26 ', 27' respectively connect the end walls 15 'and extend inwardly in the same plane from the outer walls 11', 12 ', lying essentially parallel to the inner roof 25'. The inner edges of the upper roofs 26 ' and 27' keep a certain distance from one another and from the interior of the inner roof 25 '.
Ein Paar zueinander paralleler Wände 28' und 29' erstreckt sich vertikal von den inneren Rändern der oberen Dächer 26', 27' nach oben und ist durch die nach oben überstehenden Teile der Stirnwände 15' verbun- r> den. Dadurch wird eine Konvektionszone 30' gebildet, die sich von den beiden Strahlungskammern 20', 21' vollständig absetzt und mit diesen durch einen horizontalen Durchgang 33' in Rauchgasverbindung steht. Der horizontale Durchgang 33' wird durch die Stirnwände 15', das innere Dach 25' und die oberen Dächer 26', 27'gebildetA pair of mutually parallel walls 28 'and 29' extend vertically upwards from the inner edges of the upper roofs 26 ', 27' and are connected by the upwardly projecting parts of the end walls 15 '. As a result, a convection zone 30 'is formed which is completely separated from the two radiation chambers 20', 21 'and is in flue gas connection with them through a horizontal passage 33'. The horizontal passage 33 ' is formed by the end walls 15', the inner roof 25 'and the upper roofs 26', 27 '
In der Konvektionszone 30' ist eine Anzahl horizontal verlaufender Konvektionsrohre 35' angeordnet, die außerhalb einer direkten Sichtlinie mit den Strahlungskammern 20', 21' liegen. Die Stirnwände 15' entsprechen der Gesamtgestaltung der Vorrichtung 10 und bilden einen offenen Bereich 22' zwischen den Innenwänden 13', 14', dem inneren Dach 25' und dem inneren Boden 102, der den Zugang zu den Brennern 18' so erlaubt Auch hier sind die einzelnen Wände, Böden und Dächer mit geeigneten hitzebeständigem Material ausgekleidet oder daraus hergestelltA number of horizontally extending convection tubes 35 'are arranged in the convection zone 30' , which are outside of a direct line of sight with the radiation chambers 20 ', 21' . The end walls 15 'correspond to the overall design of the device 10 and form an open area 22' between the inner walls 13 ', 14', the inner roof 25 'and the inner bottom 102, which allows access to the burners 18' here too the individual walls, floors and roofs are lined with or made from suitable heat-resistant material
In der Strahlungskammer 20' ist eine Einzelreihe vertikaler Rohre 31' in einer zu der Innenwand 13' und der Außenwand W paraHelen und von diesen einen konstanten Abstand einhaltenden Ebene angeordnet Der obere Teil jedes Rohres steht in Strömungsverbindung mit einer Einlaßleitung 104, die in dem oberen Dach 26' der Strahlungskammer 20' verläuft Auf «> gleiche Weise ist eine Einzelreihe vertikaler Rohre 32', ebenfalls in einer zu der Innenwand 14' und der Außenwand 12' parallel und äquidistant verlaufend, angeordnet Die Oberseite jedes Rohres 32' steht in Strömungsverbindung mit einer Auslaßleitung 105 im oberen Dach 27' der Strahlungskammer 21'.In the irradiation chamber 20 'is a single row of vertical pipes 31' in a stop end to the inner wall 13 'and the outer wall W para Helen and of these a constant distance plane The upper part of each tube is in fluid communication with an inlet conduit 104, which in the upper The roof 26 'of the radiation chamber 20' runs In the same way, a single row of vertical tubes 32 'is arranged, also running parallel and equidistant to the inner wall 14' and the outer wall 12 ' . The top of each tube 32' is in flow connection with an outlet line 105 in the upper roof 27 'of the radiation chamber 21 '.
Eine Anzahl von zueinander parallelen horizontalen Verbindungsleitungen 106 ist in dem horizontalen Durchgang 103 angeordnet, um jeweils ein einzelnes Rohr 3Γ der Strahlungskammer 20' mit einem einzelnen Rohr 32' der Strahlungskammer 2Γ zu verbinden. Auf diese Weise kann das zu erhitzende Medium durch die Vorrichtung in einer Anzahl separater Ströme längs eines Strömungsweges fließen, der eine Abwärtsbewegung durch die vertikalen Rohre 3Γ in der Strahlungskammer 20', daraufhin eine horizontale Bewegung durch die Verbindungsleitungen 106 in dem horizontalen Durchgang 103 und dann eine Aufwärtsbewegung durch die Rohre 32' in der Strahlungskammer 21' vorsieht.A number of mutually parallel horizontal connecting lines 106 are arranged in the horizontal passage 103 in order to respectively connect a single pipe 3Γ of the radiation chamber 20 'with a single pipe 32' of the radiation chamber 2Γ. In this way, the medium to be heated can flow through the device in a number of separate streams along a flow path, which is a downward movement through the vertical tubes 3Γ in the radiation chamber 20 ', then a horizontal movement through the connecting lines 106 in the horizontal passage 103 and then provides upward movement through tubes 32 'in radiation chamber 21'.
Am äußeren Boden 101 ist ein Träger 107 vorgesehen, der sich über dessen Tiefe an einer Stelle erstreckt, die mittig zwischen den Enden der horizontalen Verbindungsieitungen 106 und unmittelbar unter diesen iiegi. Die Verbindungsleitungen 106 verschieben sich bei den hohen Betriebstemperaturen der Vorrichtung in Richtung auf den unteren Träger 107, der somit deren Durchsacken bei diesen Temperaturen verhindert. Es versteht sich, daß mehr als ein solcher Träger vorgesehen werden kann oder daß dieser Träger an einer anderen als der mittig zwischen den Enden der horizontalen Verbindungsleitungen 106 liegenden Stelle angeordnet werden könnte.A carrier 107 is provided on the outer base 101 , which extends over its depth at a point which is located centrally between the ends of the horizontal connecting lines 106 and directly below them. At the high operating temperatures of the device, the connecting lines 106 shift in the direction of the lower carrier 107, which thus prevents them from sagging at these temperatures. It will be understood that more than one such carrier could be provided or that this carrier could be located at a location other than that which is centrally located between the ends of the horizontal connecting lines 106.
Die Brenner 18' sind in einer Anzahl von voneinander beabstandeten vertikalen Reihen über die ganze Tiefe der Innenwände 13', 14' und der Außenwände 11', 12' ausgerichtet. Dadurch werden die Einzelreihen der Rohre 3Γ und 32' in den Strahlungskammern 20', 21' von beiden Seiten über die ganze Länge jeder Reihe und im wesentlichen über die ganze Rohrlänge befeuert Jede vertikale Brennerreihe wird durch eine getrennte Zuleitung 41' mit Brennstoff versorgt Außerdem führt zu jedem Brenner 18' einer Vertikalreihe eine eigene Brennstoffleitung 42' mit einem Ventil 43', die mit der Zuleitung 4Γ für die ganze Reihe in Verbindung steht. Auf diese Weise kann jede Brennerreihe und auch jeder einzelne Brenner 18' separat reguliert werden, um die Wärmezufuhr zu steuern. Auch hier ist wieder eine Zuleitung 41' nur für die Brenner 18' in der Außenwand 12' aus Gründen der Vereinfachung dargestellt, obwohl tatsächlich auch alle übrigen Brenner 18' durch eine ähnliche Zuleitung gespeist werden.The burners 18 'are aligned in a number of spaced vertical rows throughout the depth of the inner walls 13', 14 'and the outer walls 11', 12 '. As a result, the individual rows of tubes 3Γ and 32 'in the radiation chambers 20', 21 'are fired from both sides over the entire length of each row and essentially over the entire length of the tube. Each vertical row of burners is supplied with fuel through a separate supply line 41' for each burner 18 'of a vertical row its own fuel line 42' with a valve 43 ', which is connected to the supply line 4Γ for the whole row. In this way, each row of burners and also each individual burner 18 'can be regulated separately in order to control the supply of heat. Here, too, a feed line 41 'is shown only for the burners 18' in the outer wall 12 'for the sake of simplicity, although all the other burners 18' are actually also fed by a similar feed line.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil sie auf Grund ihrer speziellen Ausbildung und Anordnung eine Befeuerung und Erhitzung in zwei getrennten Zonen mit unterschiedlichen Wärmezufuhrmengen ermöglicht Wie bereits erwähnt sind beide Strahlungskammern vollständig voneinander getrennt, d.h. die vertikalen Rohre der einen Strahlungskammer liegen praktisch über ihre ganze Länge außerhalb einer direkten Sichtlinie mit der anderen Strahlungskammer. Dadurch lassen sich beide getrennt steuern und unterschiedliche Wärmezufuhrmengen einstellen, ohne daß die Wärmezufuhr in der einen Strahlungskammer einen merklichen Einfluß auf die Wärmezufuhr in der anderen Strahlungskammer hatThe device according to the invention is particularly advantageous because, due to their special Training and arrangement of a firing and heating in two separate zones with different As already mentioned, both radiation chambers are complete separated from each other, i.e. the vertical tubes of one radiation chamber are practically above theirs entire length out of direct line of sight with the other radiation chamber. This allows both Control separately and set different amounts of heat supply without reducing the heat supply in the one radiation chamber has a noticeable influence on the heat input in the other radiation chamber Has
Im allgemeinen wird die Vorrichtung so betrieben, daß über die Länge jedes Rohres eine weitgehend gleichmäßige, am Metall der Rohre gemessene Temperatur auftritt Dieses Ergebnis stellt sich umso leichter ein, als die Rohre von beiden Seiten in einer zur Ebene der Rohrreihe senkrechten Ebene befeuert werden. Dabei werden die Brenner in jeder Vertikalreihe im allgemeinen so gesteuert, daß die Zufuhr an Wärmemenge über die Länge jeder Brennerreihe in Strö-In general, the apparatus is operated so that one substantially along the length of each tube uniform temperature measured on the metal of the pipes occurs. This result is all the easier when the pipes are fired from both sides in a plane perpendicular to the plane of the pipe row. The burners in each vertical row are generally controlled so that the supply of heat over the length of each burner row in flow
mungsrichtung des Mediums abnimmt. Jede der vertikalen Brennerreihen wird im allgemeinen auf gleiche Weise beaufschlagt, um in jedem der vertikalen Rohre die gleiche Temperatur zu erzeugen. Dadurch unterliegt jeder Einzelstrom des zu erhitzenden ■; Mediums den gleichen Bedingungen. Die Strahlungskammer, in welche das Medium zuerst eintritt, wird mit einer hohen Zufuhr an Wärmemenge je Zeiteinheit betrieben, um die Mediumtemperatur sehr rasch auf einen bestimmten angestrebten Wert in einem Minimum an Zeit zu bringen. Die Strahlungskammer auf der Auslaßseite wird dagegen mit einer geringeren Wärmezufuhr je Zeiteinheit betrieben, um keine zu hohen Rohrwandungstemperaturen auf Grund der höheren Temperatur in dieser Slrahlungskammer zu erhalten, is Dadurch, daß also zwei getrennte Strahlungskammern vorgesehen sind, durch die das zu erhitzende Medium in Reihe geleitet wird, läßt sich bei der anfänglichen Erhitzung des Mediums eine höhere Wärmezufuhr und damit ein sehr rascher Temperaturanstieg in einem bestimmten Temperaturbereich einstellen, an die dann eine geringere Wärmezufuhr zum Zwecke der weiteren Erhitzung des Mediums auf die erwünschte Auslaßtemperatur über einen höher liegenden und im allgemeinen weniger kritischen Temperaturbereich anschließt. Wür- 2r> de man das Medium von einer bestimmten Einlaßtemperatur auf eine bestimmte Auslaßtemperatur in einer einzigen Strahlungskammer oder in zwei Strahlungskammern erhitzen, die nicht weitgehend voneinander getrennt sind, dann ist die Wärmezufuhr auf der Einlaßseite der in einer einzigen Strahlungskammer angeordneten Rohre deshalb beschränkt, weil auf Grund des Einflusses der höheren Wärmezufuhr in das Medium a^if der Einlaßseite der Rohre und der geringeren Wärmezufuhr an der Auslaßseite der Rohre Temperaturspitzen an der Auslaßseite auftreten können, die die zulässigen Werkstoffgrenzen überschreiten. Die Trennung der beiden Strahlungskammern erlaubt somit eine Gesamtwärmezufuhr am Einlaßende des Mediumstromes, die höher ist als sie wäre, wenn der Mediumstrom durch eine einzige Strahlungskammer geführt werden würde. Als Ergebnis kann also das Medium in jedem Rohr jeder Zone auf die höchste Temperatur aufgeheizt werden, die der zur Verfügung stehende Rohrwerkstoff zuläßt, wobei dieses Ergebnis auf Grund der beidseitigen Beaufschlagung der vertikalen Rohre in jeder Strahlungskammer noch verbessert wird, weil dadurch im wesentlichen gleichförmige Rohrtemperaturen über die ganze Rohrlänge auftreten. Infolge der Führung des Mediums durch zwei getrennte Strahlungskammern kann es auch auf eine höhere Temperatur in kürzerer Zeit aufgeheizt werden. Insbesondere wird auf der Einlaßseite eine raschere Erhitzung erzielt, als wenn das Medium durch eine einzige Strahlungskammer geführt würde.direction of the medium decreases. Each of the vertical rows of burners is acted upon in generally the same manner in order to produce the same temperature in each of the vertical tubes. As a result, every single stream of the ■ to be heated is subject to; Medium the same conditions. The radiation chamber, into which the medium first enters, is operated with a high supply of heat per unit of time in order to bring the medium temperature very quickly to a certain desired value in a minimum of time. The radiation chamber on the outlet side, on the other hand, is operated with a lower supply of heat per unit of time, in order not to get too high pipe wall temperatures due to the higher temperature in this radiation chamber, is due to the fact that two separate radiation chambers are provided through which the medium to be heated is in series is passed, a higher heat supply and thus a very rapid temperature rise in a certain temperature range can be set during the initial heating of the medium, at which a lower heat supply for the purpose of further heating the medium to the desired outlet temperature above a higher and generally less critical temperature range. Wür- 2 r> de to heat the medium of a particular inlet temperature to a particular outlet temperature in a single radiation chamber or in two radiation chambers that are not widely separated from each other, then the heat supply is limited to the inlet side of which is arranged in a single radiation chamber tubes therefore , because due to the influence of the higher heat supply in the medium a ^ if the inlet side of the pipes and the lower heat supply on the outlet side of the pipes, temperature peaks can occur on the outlet side which exceed the permissible material limits. The separation of the two radiation chambers thus allows a total heat supply at the inlet end of the medium flow which is higher than it would be if the medium flow were to be passed through a single radiation chamber. As a result, the medium in each tube in each zone can be heated to the highest temperature that the available tube material allows, this result being improved even further due to the double-sided exposure of the vertical tubes in each radiation chamber, because this means that the tube temperatures are essentially uniform occur over the entire length of the pipe. As the medium is guided through two separate radiation chambers, it can also be heated to a higher temperature in a shorter time. In particular, more rapid heating is achieved on the inlet side than if the medium were passed through a single radiation chamber.
Die Konvektionszone der Vorrichtung ist, wie vorstehend erläutert, vollständig von den beiden Strahlungskammern abgesetzt Dabei sind die Konvektionsrohre darin so angeordnet, daß sie außerhalb einer direkten Sichtlinie mit den Strahlungskammem liegen. Auf diese Weise können die kühleren Rohre in der Konvektionszone nicht in die heißeren Strahlungskammern »hineinsehen«, so daß sie keine Beschränkung im Betrieb der Strahlungskammern auferlegen. Würde dieses Merkmal nicht realisiert so könnte auf Grund des zusätzlichen, durch Strahlungs- und Konvektionswärme auftretenden Effektes in den Konvektionsrohren eine Spitzentemperatur auftreten, die sogar über der Spitzenlemperatur in den Strahlungsrohren liegt. Dadurch würde die Gesamtkapazität der Vorrichtung beschränkt.As explained above, the convection zone of the device is entirely separate from the two Radiation chambers offset The convection tubes are arranged in such a way that they are outside of a direct line of sight with the radiation combs. In this way, the cooler tubes in the convection zone cannot enter the hotter radiant chambers "Look inside" so that they do not impose any restriction on the operation of the radiation chambers. Would this feature not realized so could be due to the additional, radiant and convective heat Occurring effect in the convection tubes occur a peak temperature that even above the The peak temperature is in the radiant tubes. This would reduce the total capacity of the device limited.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für die verschiedensten Verfahren herangezogen werden, um sehr rasch ein Strömungsmedium von einer bestimmten Einlaßtemperatur auf eine solche Temperatur aufzuheizen, die zwischen dieser Einlaßtemperatur und einer Auslaßtemperatur liegt. So muß beispielsweise ein Gasgemisch mit einem hohen Gehalt an Kohlenmonoxid und Wasserstoff, das z. B. aus der Umformung eines Kohlenwasserstoffdampfes stammt, vor der Anwendung in einem anderen Verfahren erneut erhitzt werden. Ein solches anderes Verfahren wäre z. B. die Reduktion von Eisenerz. Die erneute Erhitzung schafft aber im allgemeinen auf Grund des Kohlenmonoxidgehaltes ernsthafte Verkokungsprobleme. In dem Eisenerz-Reduktionsprozeß wird das Kohlenmonoxid des reduzierenden Gases teilweise oxidiert zu Kohlendioxid und das reduzierende Gas aus dem Reduktionsprozeß abgezogen, um es durch Entfernung eines Teiles des Kohlendioxides zu regenerieren. Das regenerierte reduzierende Gas, das im allgemeinen etwa 40 bis 80 MoI-0Zb, vorzugsweise etwa 40 bis 60 Mol-% Wasserstoff, etwa 10 bis 30 Mol-%, vorzugsweise etwa 15 bis 25 Mol-% Kohlenmonoxid und weniger als etwa 5 Mol-%, vorzugsweise weniger als etwa 1 Mol-% Kohlendioxid enthält, muß dann wieder erhitzt und in den Erz-Reduktionskreislauf erneut eingeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei dazu herangezogen werden, derartige reduzierende Gase, nämlich entweder den Abstrom aus einem Umformer oder das bereits regenerierte reduzierende Gas aus der Eisenerz-Reduktion, auf die Reduktionstemperatur sehr rasch zu erhitzen. Insbesondere wird dabei das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltende reduzierende Gas in die erste Strahlungszone der Vorrichtung mit einer Temperatur von etwa 430 bis 5400C, vorzugsweise von etwa 454 bis 480° C, eingeführt und in dieser Zone auf eine Auslaßtemperatur aus dieser Zone von etwa 650 bis 760° C sehr rasch erhitzt In der zweiten Strahlungszone der Vorrichtung wird dann das reduzierende Gas weiter erhitzt, und zwar auf eine Auslaßtemperatur von etwa 760 bis 930°C. Das reduzierende Gas gelangt somit in die Vorrichtung mit einer Temperatur von etwa 430 bis 540° C und wird aus dieser abgezogen mit einer Temperatur von etwa 760 bis 930° C Die Aufheizung vollzieht sich dabei in der Weise, daß mindestens 50% des gesamten Temperaturanstieges zwischen Einlaß und Auslaß der Vorrichtung, vorzugsweise sogar etwa 60 bis 80% davon, in der ersten Strahlungszone der Vorrichtung erzielt werden, was durch die höhere Wärmezufuhr in der ersten Strahlungszone geschieht.The device according to the invention can be used for the most varied of processes in order to very quickly heat a flow medium from a certain inlet temperature to a temperature which lies between this inlet temperature and an outlet temperature. For example, a gas mixture with a high content of carbon monoxide and hydrogen, which z. B. comes from the conversion of a hydrocarbon vapor, be reheated before use in another process. Such another method would be e.g. B. the reduction of iron ore. However, reheating generally creates serious coking problems due to the carbon monoxide content. In the iron ore reduction process, the carbon monoxide of the reducing gas is partially oxidized to carbon dioxide and the reducing gas is withdrawn from the reduction process to regenerate it by removing part of the carbon dioxide. The regenerated reducing gas, which generally contains about 40 to 80 MOI 0 Zb, preferably about 40 to 60 mole% hydrogen, about 10 to 30 mol%, preferably about 15 to 25 mol% carbon monoxide and less than about 5 mole -%, preferably less than about 1 mol%, carbon dioxide, must then be reheated and reintroduced into the ore reduction circuit. The device according to the invention can be used to very quickly heat such reducing gases, namely either the effluent from a converter or the already regenerated reducing gas from the iron ore reduction, to the reduction temperature. In particular, is the carbon monoxide and hydrogen-containing reducing gas to 480 ° C, introduced in the first radiation zone of the device with a temperature of about 430-540 0 C, preferably from about 454, and in this zone to an outlet from this zone of about 650 Heated very quickly to 760 ° C. In the second radiation zone of the device, the reducing gas is then heated further, to an outlet temperature of about 760 to 930 ° C. The reducing gas thus enters the device at a temperature of about 430 to 540 ° C and is withdrawn from it at a temperature of about 760 to 930 ° C. The heating takes place in such a way that at least 50% of the total temperature rise between Inlet and outlet of the device, preferably even about 60 to 80% thereof, can be achieved in the first radiation zone of the device, which happens through the higher heat supply in the first radiation zone.
Die Gesamtverweildauer für den Erhitzungsvorgang beträgt im allgemeinen weniger als eine Sekunde, wobei die Verweildauer des reduzierenden Gases in der ersten Strahlungszone weniger als 70% der Gesamtverweildauer, vorzugsweise etwa 30 bis 60%, ausmacht Im allgemeinen beträgt die Gesamtverweildauer etwa 0,02 Sekunden bis etwa 0,4 Sekunden, wobei die Verweildauer in der ersten Strahlungszone etwa 0,01 Sekunden bis 0,2 Sekunden istThe total residence time for the heating process is generally less than one second, with the dwell time of the reducing gas in the first radiation zone is less than 70% of the total dwell time, preferably about 30 to 60%, generally the total residence time is about 0.02 seconds to about 0.4 seconds, the dwell time in the first radiation zone being about 0.01 seconds to 0.2 seconds
Die Vorrichtung wird im allgemeinen mit einem Oberdruck am Einlaß eines Strahlungsrohres von etwa 3,45 bis 9,65 bar betrieben. Der Gesamtdruckabfall durch die Rohre beträgt weniger als 3,4 bar und macht im allgemeinen nur etwa 0,7 bis 2,0 bar aus. DasThe device is generally operated with an overpressure at the inlet of a radiant tube of about 3.45 to 9.65 bar operated. The total pressure drop through the pipes is less than 3.4 bar and makes generally only about 0.7 to 2.0 bar. That
Rohrinnere, insbesondere das Innere der Rohre in der ersten Strahlungskammer, besteht entweder aus einem Material, das für die Verkokungsreaktion nicht katalysierend wirkt, oder ist mit einem solchen Material ausgekleidet.The interior of the tube, in particular the interior of the tubes in the first radiation chamber, either consists of one Material that does not catalyze the coking reaction, or is with such a material lined.
Die sehr rasche Erhitzung des reduzierenden Gases, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, bei gleichzeitiger Vermeidung oder wesentlicher Verminderung des Verkokungsproblemes ist nur auf Grund der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, weiche den Einsatz hoher Wärmezufuhrraten auf der Einlaßseite der Rohre ermöglicht.The very rapid heating of the reducing gas, which contains hydrogen and carbon monoxide, at simultaneous avoidance or substantial reduction of the coking problem is only due to the Use of the device according to the invention is possible, soft the use of high heat supply rates the inlet side of the tubes allows.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für die Pyrolyse eines Kohlenwasserstoffs, beispielsweise von Äthan, Propan, Naphtha, Gasölen und dergleichen, insbesondere aber für die Erzeugung von Äthylen, verwendet werden. In letzterem Falle werden die beiden Strahlungskammern getrennt voneinander gesteuert, um den eingespeisten Kohlenwasserstoff in der ersten Strahlungskammer sehr rasch zu erhitzen, worauf sich eine langsamere Erhitzung in der zweiten Strahlungskammer anschließt. Die Pyrolyse vollzieht sich beispielsweise bei einer Gesamtverweilzeit von weniger als einer Sekunde, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,9 Sekunden. Das Medium wird in der ersten Strahlungszone kürzer als 70% der Gesamtverweildauer, vorzugsweise 50 bis 65% davon, gehalten. Der Kohlenwasserstoff wird im allgemeinen auf eine Temperatur vorerhitzt, die etwa seiner Krack-Anfangstemperatur entspricht, in der Regel zumindest nicht mehr als 55° C darunter liegt. Die Krack-Anfangstemperatur liegt je nach eingespeistem Kohlenwasserstoff unterschiedlich, im allgemeinen in einem Temperaturbereich von 480 bis 6800C. Das vorerwärmte Medium wird in die erste Strahlungszone eingeleitet und darin sehr rasch auf eine Temperatur in dem bevorzugten Krack-Temperaturbereich erhitzt. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 732 und 7880C. Daraufhin wird das Medium in der zweiten Strahlungszone auf eine Auslaßtemperatur von etwa 816° C, in der Regel von 816"C bis etwa 890°C und vorzugsweise von 816°C bis 854" C erhitzt.The device according to the invention can also be used for the pyrolysis of a hydrocarbon, for example ethane, propane, naphtha, gas oils and the like, but in particular for the production of ethylene. In the latter case, the two radiation chambers are controlled separately from one another in order to very quickly heat the hydrocarbon fed in in the first radiation chamber, followed by slower heating in the second radiation chamber. The pyrolysis takes place, for example, with a total residence time of less than one second, preferably in the range from 0.2 to 0.9 seconds. The medium is held in the first radiation zone for less than 70% of the total residence time, preferably 50 to 65% thereof. The hydrocarbon is generally preheated to a temperature about its cracking onset temperature, typically at least no more than 55 ° C lower. The cracking initial temperature is different depending on eingespeistem hydrocarbon, generally in a temperature range of 480-680 0 C. The preheated medium is introduced in the first radiation zone and highly heated therein rapidly to a temperature in the preferred cracking temperature range. This is generally from 732 to 788 0 C. Then, the medium in the second radiation zone at an outlet temperature of about 816 ° C, usually from 816 "C to about 890 ° C and preferably from 816 ° C to 854" C heated.
Die Pyrolyse wird im allgemeinen in Gegenwart von Dampf durchgeführt, um den Teildruck des Kohlenwasserstoffes abzusenken. Der Dampf wird dabei in Mengen von etwa 0,14 bis 0,45 kg Dampf je kg Kohlenwasserstoff eingesetzt. Der Gesamteinlaßüberdruck am Eingang der Strahlungsrohre beträgt etwa 3,1 bis 1,72 bar; der Druckabfall zwischen Einlaß und Auslaß etwa 0,7 bis 2,0 bar.The pyrolysis is generally carried out in the presence of steam in order to reduce the partial pressure of the hydrocarbon lower. The steam is used in amounts of about 0.14 to 0.45 kg of steam per kg Hydrocarbon used. The total inlet pressure at the entrance to the radiant tubes is approximately 3.1 up to 1.72 bar; the pressure drop between inlet and outlet is about 0.7 to 2.0 bar.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein zu pyrolysierendes Medium sehr rasch von einer Temperatur gerade unterhalb der Krack-Anfangstemperatur auf eine Temperatur im bevorzugten Krack-Bereich erhitzt, wobei die Gesamtverweildauer herabgesetzt wird.According to the method according to the invention, a medium to be pyrolyzed thus becomes very rapid from a temperature just below the cracking onset temperature to a temperature in the preferred The cracking area is heated, reducing the total residence time.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch zum Umformen von Kohlenwasserstoffen mit einemThe device according to the invention can also be used for forming hydrocarbons with a
ίο oxidierenden Gas, z. B. Dampf, Kohlendioxid oder einem Gemisch daraus, vorzugsweise von Dampf, heranziehen, um einen Strom mit einem Gehalt an Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu erzeugen. Dabei entstehen insbesondere beim Dampf-Umformen von an Kohlenmonoxid reichen Kohlenwasserstoffen, z. B. den gasförmigen, Methan-, Wasserstoff- und Kohlenmonoxid-haltigen, bei der Umformung von Äthan, Propan, Naphtha u.dgl. entstehenden Nebenprodukten, ernsthafte Verkokungsprobleme. Erfindungsgemäß wird nun ein an Kohlenmonoxid reiches Kohlenwasserstoffgas zusammen mit Dampf in der ersten Strahlungszone von einer Einlaßtemperatur zwischen 427°C und 5100C auf eine Temperatur über 7000C, vorzugsweise von 700 bis 7600C, während einer Verweildauer von unter 0,25 Sekünden, im allgemeinen sogar von etwa 0,01 bis 0,15 Sekunden, erhitzt. Dampf wird dabei in einer Menge von 0,1 bis etwa 25 Vol.-% angewendet. Das Umformungsgemisch wird dann in der zweiten Strahlungszone auf eine Auslaßtemperatur von etwa 816 bis 954° C während einer Gesamtverweildauer von unter 0,5 Sekunden, im allgemeinen sogar von 0,1 bis 0,25 Sekunden, weiter erhitzt. Der Einlaßüberdruck des Gemisches bewegt sich im Bereich von 3,45 bis 9,65 bar; das Druckgefälle zwischen Einlaß und Auslaß zwischen 0,7 und 2,0 bar. Die rasche Erhitzung des eingespeisten Mediums in der ersten Strahlungszone auf eine Temperatur über 700°C reduziert die Neigung zur Koksbildung ganz erheblich. Die Erhitzung in der ersten Strahlungszone wird vorzugsweise in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt, während die Erhitzung in der zweiten Strahlungszone in Gegenwart eines für die Umwandlung geeigneten Katalysators, z. B. von Nickel, erfolgt. Erfindungsgemäß läßt sich somit ein eingespeistes Medium, das der Dampfumwandlung unterzogen werden soll, durch einen kritischen Temperaturbereich, bei dem eine ausgeprägte Neigung zur Koksbildung besteht, sehr rasch erhitzen, ohne daß eine solche Koksbildung auftritt oder wobei diese stark verringert wird.ίο oxidizing gas, e.g. B. use steam, carbon dioxide or a mixture thereof, preferably steam, to generate a stream containing hydrogen and carbon monoxide. In particular, when steam-forming hydrocarbons rich in carbon monoxide, e.g. B. the gaseous, methane, hydrogen and carbon monoxide-containing by-products resulting from the transformation of ethane, propane, naphtha and the like, serious coking problems. Will now According to the invention rich in carbon monoxide hydrocarbon gas together with steam in the first radiation zone of an inlet temperature between 427 ° C and 510 0 C to a temperature above 700 0 C, preferably 700-760 0 C, for a residence time of less than 0.25 Seconds, generally even from about 0.01 to 0.15 seconds. Steam is used in an amount of 0.1 to about 25% by volume. The forming mixture is then further heated in the second radiation zone to an outlet temperature of about 816 to 954 ° C. for a total residence time of less than 0.5 seconds, generally even from 0.1 to 0.25 seconds. The inlet pressure of the mixture is in the range from 3.45 to 9.65 bar; the pressure drop between inlet and outlet between 0.7 and 2.0 bar. The rapid heating of the medium fed in in the first radiation zone to a temperature above 700 ° C considerably reduces the tendency to form coke. The heating in the first radiation zone is preferably carried out in the absence of a catalyst, while the heating in the second radiation zone is carried out in the presence of a catalyst suitable for the conversion, e.g. B. of nickel. According to the invention, a medium fed in, which is to be subjected to the steam conversion, can thus be heated very quickly through a critical temperature range in which there is a pronounced tendency to form coke, without such coke formation occurring or with this being greatly reduced.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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