DE2320872A1 - Rohrofen - Google Patents

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(H 736) H 73/035

Eh/bd

24. April 1973

Rohrofen

■ Die Erfindung betrifft einen nohrofen für die thermische Spaltung von Kohlemmsserstoffen mit einer beheizten Brennkammer,

' in der die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre schlangenförmig angeordnet sind.

Es sind bereits Hohröfen für die thermische Spaltung 11 von Kohlenwasserstoffen, wie z.B. von Naphtha, bekannt, die aus , einer Brennkammer bestehen, deren Wände und deren Doden mit

;! Brennern zum Beheizen der Kammer versehen sind. Innerhalb der

!' Brennkammer sind die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre schlangenförmig aufgehängt. Oberhalb der Brennkammer ist eine

409845/1056

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Konvektionszone angeordnet, in der die Kohlenwasserstoffe, bevor sie in den schlangenförmigen Rohren der Brennkammer gespalten werden, durch Verbrennungsgase auf eine Temperatur, bei der noch keine merkliche Spaltung auftritt, vorgeheizt werden.

Die Spaltwirkung wird wesentlich von der Temperatur auf welche die Kohlenwasserstoffe erhitzt werden, und der Verweilzeit der Kohlenwasserstoffe beeinflußt, und zwar in der Weise, daß die Ausbeute von beispielsweise Kthylen bei der Kombination von erhöhter Temperatur und kurzer Verweilzeit

ansteigt. Die kurze Verweilzeit hat zur Folge, daß der Sekundär-1
j zerfall von primär gebildeten, gewünschten Produkten, wobei unerwünschte reaktionen zu höhermolekularen Produkten ablaufen, zurückgedrängt wird. Aufgrund dessen wird mit immer höheren Temperaturen gearbeitet und versucht, die Verweilzeit zu verkürzen bzw. das Durchsatzvolumen zu erhöhen, um die Wirtschaftlichkeit zu steigern. Der Erhöhung der Temperatur und der Ver-

! kürzung der Verweilzeit sind allerdings Grenzen gesetzt, da einerseits die thermische Belastbarkeit der eingesetzten Werkstoffe kaum noch gesteigert werden kann und andererseits zu kurze Verweilzeiten keine vollständige Spaltung der Kohlenwasserstoffe mehr zulassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen üohrofen der beschriebenen Art zu entwickeln, der bei geringem ί Aufwand ein höheres Durchsatζvolumen zuläßt.

409845/1056

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Diese /ufgabe wird erfindungsgemUß dadurch gelöst, daß innerhalb der Brennkammer jeweils zwei Rohre zu einem Hohr mit entsprechend größeren Querschnitt vereinigt sind.

Da die Gesamtoberfläche zweier Rohre bestimmten Querschnitts größer ist als die Oberfläche eines Hohres mit entsprechend größerem, cn, in diesem Fall doppelten Querschnitt, viel et aie Rohranordnung vor der Vereinigung eine größere Heizfläche auf. Da weiterhin die übertragene Wärmemenge direkt proportional der Heizfläche ist, wird bei Gleicher Temperatur mehr V'irme auf die Kohlenwasserstoffe übertrafen, so daß eine Verkürzung der Yerweilzeit bzw. eine Steigerun,; des Durehsatzvolurneiia möglich ist.

Die auf den Einsatz zu übertragende Wärmemenge und dat.dt die Ileizflächenbelastung bleibt nicht über die Gesamte /tohrlänjie konstant. Vielmehr ist der Betrag der zu übertragenden Wärmemenge am eintritt des Einsatzes in die Brennkammer am grüßten und fällt dann bis zum Ende des Rohres, d.h. bis zum Ausgang der Spaltprodukte, ab.

Demzufolge ist der Anmeldungsgegenstand vortei1-hafterweise derart weitergebildet, daß der Querechnitt der Einzelrohre in Strö'mungsrichtung der Kohlenwasserstoffe zunimmt. Damit wird erreicht, daß die Kohlenwasserstoffe anfangs infolge der größeren Heizfläche sehr schnell Wärme aufnehmen und dann mit ansteigendem Rohrquerschnitt mit nahezu konstanter, nur

409845/1056

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

leicht ansteigender Temperatur den Ofen durchlaufen. Die Kohlenwasserstoffe werden somit schon au Eintritt fast bis zur maximal zulässigen Temperatur aufgeheizt, was eine erheblich bessere Spaltwirkung bedeutet, während bei der konventionellen Bauart mit konstantem Rohrquerschnitt über die ganze Rohrlänge diese maximale Temperatur erst am Austritt des Ofens erreicht wird.

Solar zweckmäßig ist es außerdem, wenn die Rohre im

wesentlichen senkrecht angeordnet sind.

Μ Um eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Platzes

' zu erreichen, ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die :| Rohre in einer langgestreckten, im Querschnitt doppel-T-förmigen

i: Brennkammer angeordnet sind, die aus einem zentralen, im Quer-

j: schnitt rechteckigen Raup und zwei an dessen Stirnseiten anil schließenden und quer au diesem liegenden, ebenfalls im Querschnitt rechteckigen Räumen besteht.

Κ Bezüglich einer günstigen Temperaturverteilung über

die Rohrlänge ist der Anmeldungsgegenstand auch derart weiter-

n gebildet, daß die Rohre mit größerem Querschnitt im zentralen Raum und die Rohre mit kleinerem Querschnitt in den au dem zentralen Raum quer liegenden Räumen angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand Ii des in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführung* I; beispieles näher erläutert:

409845/1056

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt des erfindungsgeraäßen

Figur 2 einen Querschnitt des eriinaungsgemäßen iiohrofens;

Figur 3 schematisch die Rohrführung und Rohrvereini-

gungj

Figur 4 den Temperaturverlauf über die Rohrlänge.

~ur besseren Übersicht sind ähnliche Teile in den Figur er. mit gleichen Besugsseiehen versehen.

In Figur 1 ist ein Jtohrofen 1 mit einer Brennkammer aargestollt, deren Wände 3 und deren Boden 4 mit Brennern 5 versehen sin·:. Innerhalb der Brennkammer 2 sind Rohre 6, 7 schlangenförmig und senkrecht angeordnet. Die Rohre 6 weisen einen größeren ^uerachrütt auf als die Hohre 7* die über schematisch angedeutete Verbindungsrohre C von einem außerhalb der Brennkammer 2 liegenden Sulaufrohr 9 gespeist werden.

Fi ^uT 2 zeigt einen Querschnitt des 'lohrofens 1 mit einer langgestreckten doppol-T-förmigen Brennkammer 2, die aus einem sontral angeordneten, rechteckigen Raum 10 und zwei an dessen Stirnseiten angrenzenden und quer zu diesen liegenden, ebenfalls rechteckigen Räumen 11 besteht. Die Rohre 7 mit dem kleineren Querschnitt sind in den su der.i zentralen Raum 10 quer

409845/1056

j LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

liegenden Räumen 11 angeordnet und werden in Richtung zum Ofenzentrum zu Rohren β, die in dem zentralen Raum 10 angeordnet sind, größeren Querschnitts vereinigt. Der Einfachheit halber sind nur zwei verschiedene Rohrquerschnitte gezeichnet.

In Figur 3 ist die Rohrzusammenführung und die Strömungsrichtung der Kohlenwasserstoffe schematisch dargestellt. Die Kohlenwasserstoffe strömen in Richtung der Pfeile 12 in jeweils zwei Rohren 7# die in Ströniungsrichtung zu einem Rohr mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt sind. Die gespaltenen Kohlenwasserstoffe verlassen den Rohrofen in Richtung der Pfeile 13.

Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem die Temperatur T der Kohlenwasserstoffe über die Rohrlänge· L aufgetragen ist. Die Kurve a gibt hierbei den Temperaturverlauf bei der konventionellen Bauart, also bei einem Rohr mit konstantem Querschnitt, wieder, während die Kurve b den Temperaturverlauf bei der erfindungsgemäßen Rohrvereinigung zeigt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird schon kurz hinter dem Eintritt der Kohlenwasserstoffe eine sehr hohe Temperatur erreicht, die dann bis zum Austritt der Kohlenwasserstoffe aus dem Rohrofen nur noch wenig bis zur Endtemperatur ansteigt.

A09845/1056

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Auf diese l/eise werden die verwendeten Itohrwerlo stoffe über die gesamte Hohrlänse nahezu gleich hoch beansprucht, und es besteht an keiner Stelle die Gefahr, wie etwa an Rohrende cer.äß der konventionellen Bauart, daS die Beanspruchung die zulässigen w'erte überschreitet.

5 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

409845/1056

Claims (1)

1. LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

   ?(H 736) H 73/035

   Eh/bd

   24.April 1973

   Patentansprüche

   J₁I."'Rohrofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen

   limit einer beheizten Brennkammer, in der die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre schlangenförmig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Brennkammer (2) jeweils zwei Rohre (7) zu einem Hohr (6) mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt sind.

   2. Rohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Einzelrolire in Strömunosriclitung der Kohlenwasserstoffe zunimmt.

   ι 3· Rohrofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß '; die Rohre (υ, 7) im wesentlichen senkrecht angeordnet sind.

   '4. Hohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6, 7) in einer langgestreckten, im Querschnitt doppel-T-förmigen Brennkammer (2) angeordnet sind, die aus einem zentralen, im Querschnitt rechteckigen Kaum (10) und zwei an dessen Stirnseiten anschließenden und quer zu diesem liegenden, ebenfalls ira Querschnitt rechtecki gen Räumen (11) besteht.

   409845/1056

   LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

   5. Rohrofen nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) mit größerem Querschnitt im zentralen Raum (10) und die Rohre (7) wit kleinerem Querschnitt in den zu dem zentralen Raum (10) quer liegenden Räumen (11) angeordnet sind.

   40 9 845/1056

   ORiG''IV,*

   40 .

   Leerseite