DE2323234A1

DE2323234A1 - Rohrofen

Info

Publication number: DE2323234A1
Application number: DE2323234A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl Ing Dorner
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1974-11-21
Also published as: NL7406248A; DE2323234C2; US4008128A; JPS5046604A

Description

L(NDE AKTIENGESELLSCHAFT

H 72/036

Eh/bd

7. Mai 1973-

Rohrofen

Die Erfindung betrifft einen Rohrofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit einer beheizten Brennkammer, in der die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre in vertikaler Richtung angeordnet sind.

Es ist bereits ein Rohrofen zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen bekannt, der aus einer von zwei schmalen Stirnwänden und zwei breiteren Seitenwänden gebildeten Brennkammer besteht, in der mehrere Rohre in einer zu den Stirnwänden parallelen Roihe in vertikaler Richtung angeordnet sind. In den Seitenwänden der Brennkammer sind Brenner zum Beheizen derselben

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UNDE AKTIENGESELLSCHAFT

angebracht. Die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe werden über ein Rohrzuleitungssystern, das zum Zwecke der Vorheizung der Kohlenwasserstoffe in einer oberhalb der Brennkammer·angeordneten Konvektionszone liegt, zugeführt und die Spaltprodukte über eine, unter dem Boden der Brennkammer vorgesehenen Sammelleitung, in die die innerhalb der Brennkammer angeordneten Rohre einmünden, abgezogen.

Die Spaltung von Kohlenwasserstoffen wird heute bei sehr hohen Temperaturen und kurzen Verweilzeiten durchgeführt. Eine weitere Verringerung der Verweilzeit kann mit Rücksicht auf eine befriedigende Spaltwirkung kaum noch vorgenommen werden. Ebensowenig ist es möglich, durch eine weitere Erhöhung der Temperatur eine bessere Spaltwirkung zu erzielen, da die höchstzulässige Belastbarkeit der verwendeten Werkstoffe schon erreicht ist. Trotz der hohen Temperaturen und der kurzen Verweilzeiten ist die Ausbeute.an den gewünschten Spaltprodukten und die Trennschärfe bezogen auf die Investitions- und Betriebskosten eines derartigen Rohrofens noch nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rohrofen der beschriebenen Art zu entwickeln, der sich im Rahmen tragbarer Investitions- und Betriebskosten durch eine zufriedenstellende Ausbeute bei guter Trennschärfe auszeichnet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Rohre an sämtlichen Wänden der Brennkammer in geringem Abstand entlanggeführt und an sämtlichen Wänden Brenner angeordnet sind.

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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bisherige Ausnutzung der Brennkammer keine maximale Ausbeute bezogen auf die Investitions- und Betriebskosten zuläßt. Durch die Einbeziehung sämtlicher Wände der Brennkammer als Wärmespender wird eine erhebliche Kapazitätssteigerung des Rohrofens bei optimaler Nutzung des verfügbaren Raumes erreicht. Die Gesamtrohrlänge und damit die wärmeübertragende Oberfläche wird erhöht, wodurch bei gleicher Temperatur mehr Wärme als bisher übertragen werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es bezüglich der Wärmeaufnahme weiterhin, wenn die Rohre schlangenförmig angeordnet sind, da hierdurch ebenfalls die Gisamtrohroberflache gesteigert wird.

Äußerst vorteilhaft ist eine Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes, die darin besteht, daß jeweils mindestens zwei der an den Wänden entlanggeführten Rohre zu einem Rohr mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt sind, welches näher im Zentrum der Brennkammer angeordnet ist, als die Rohre mit kleinerem Querschnitt. Da die WärmeUbertragungsflache mit bei konstanten Gesamtrohrquerschnitt steigendem Rohrdurchmesser abnimmt, ist es auf diese Weise möglich, die aufzunehmende Wärme über die Rohrlänge zu variieren und somit die Temperatur der Kohlenwasserstoffe von der Zuspeisestelle bis zur EntnahmesteHe /günstig zu beeinflussen.

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Bezüglich der optimalen Raumausnutzung ist es weiterhin zweckmäßig, vrenn, im Querschnitt des Rohrofens gesehen, die Rohre mit größerem Querschnitt im Zentrum der Brennkammer senkrecht sich kreuzenden Rohrreihen bilden. Der Vorteil dieser Anordnung und der Anwendung unterschiedlicher Rohrquerschnitte kann noch erheblich gesteigert werden, wenn, gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens, die Rohre mit dem kleineren Querschnitt an den am weitesten im Zentrum der Brennkammer entfernten Punkten ein Zuleitungssystem für die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe und die Rohre mit größerem Querschnitt ein im Zentrum angeordnetes Entnahmesystem für die Spaltprodukte aufweisen. Da die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe an der Einspeisestelle die niedrigste Temperatur aufweisen, wird Ihnen hier aufgrund der großen Wärmeübertragungsfläche, infolge des kleineren Einzelrohrquerschnitts,mehr Wärme übertragen, als im Zentrum der Brennkammer, in der die Rohre mit größerem Querschnitt, d.h. mit kleinerer spezifischer Oberfläche, angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur der Kohlenwasserstoffe im Bereich des Eintritts schnell ansteigt, um dann bei leichten Anstieg bis zum Austritt hin nahezu konstant zu bleiben. Durch diese nahezu konstante Temperatur über die gesamte Rohrlänge werden die Werkstoffe gleichmäßig hoch beansprucht und schädliche Temperaturspitzen vermieden.

Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Temperaturverteilung in der Brennkammer ist es weiterhin sehr zweckmäßig, wenn die Brennkammer mit Bodenbrennern ausgestattet ist.

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":".ne verhältnismäßig hohe Ausbeutesteigerung wird bei Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Rohröfen erzielt, wenn mindestens zwei, vorzugsweise vier, Rohröfen symmetrisch im Kreis angeordnet und mit einem gemeinsamen, in Mittelpunkt des Kreises liegenden Kamin versehen sind. Durch diese Anordnung werden der Platzbedarf auf ein Minimum eingeschränkt und, da für sämtliche Rohröfen nur ein Kamin vorgesehen ist, die Investitionskosten, bezogen auf die Ausbeute, erheblich gesenkt.

V/eitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rohrofens i

Figur 2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Rohrofens;

Figur 3 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung von vier Rohröfen.

Der besseren Übersicht halber sind in allen drei Zeichnungen ähnliche Tile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines Rohrofens, mit einer von Wänden 1 begrenzten Brennkammer 2.

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Erfindungsgemäß sind sämtliche vier Wände 1 und der Boden 3 der Brennkammer 2 mit Brennern 4 bzw. 5 versehen. An den Wänden 1 sind jeweils zwei Rohrschlangen ö entlanggeführt, die in der Wandmitte zu einer in das Zentrum der Brennkammer 2 führenden Rohrschlange 7 wit entsprechend größerem, d.h. hier doppelten Querschnitt, vereinigt sind. Die vier Rohrschlangen 7 bilden im Zentrum sich senkrecht kreuzende Rohrreihen.

Die Rohrschlangen 6 mit kleinerem Querschnitt sind in den Ecken der Brennkammer 2 mit einem schematisch angedeuteten Suleitungssystem 0, 9 für die einzuspeisenden Kohlenwasserstoffe versehen, während die Rohrschlangen 7 im Zentrum der Brennkammer 2 ein Entnahmesystem 10 aufweisen.

In Figur 2 ist ein Längsschnitt eines Rohrofens mit den Wänden 1 und dem Boden 3 dargestellt. In der Brennkammer 2 sind die Rohrschlangen 7 mit dem Entnahme system 10 angeordnet, das zu einem Quenchkühler 11 führt.

Die Einspeisung der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe erfolgt über das eine Konvektionszone 12 durchlaufende, schematisch angedeutete Rohrleitungssystem 3 bei 9 in die Rohrschlangen 6. Die Decke der Brennkammer 2 wird von einer ebenen
Platte 13 und seitlich angeordneten, in Richtung einer Konvektionszone 12 schräg ansteigenden und in diese mündenden Rauchgaskammeml^, gebildet. An die Konvektionszone 12 schließt ein Kamin 15 für den Abzug der Rauchgase an.

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Figur 3 zeigt ausschnittsweise eine Draufsicht auf vier erfindungsgemäS symmetrisch im Kreis angeordnete Rohröfen Ιό mit jeweils einem Quenchkühler 11 und einem gemeinsam im Mittelpunkt des Kreises angeordneten Kamin 15.

7 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

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Claims

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(η 720) 2323234 g 7V036

Eh/bd

7.Mai 1973

Patentansprüche

1. Rohrofen für die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit einer beheizten Brennkammer, in der die die Kohlenwasserstoffe führenden Rohre in vertikaler Richtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Rohre (6, 7) an sämtlichen Wänden (1) der Brennkammer (2) in geringem Abstand entlanggeführt und an sämtlichen Wänden (1) Brenner angeordnet sind.

2. Rohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6, 7) schlangenförmig angeordnet sind.

3. Rohrofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens zwei der an den Wänden entlanggeführten Rohre (6) zu einem Rohr (7) mit entsprechend größerem Querschnitt vereinigt sind, welches näher im Zentrum der Brennkammer (2) angeordnet ist als die Rohre (6) mit kleinerem Querschnitt.

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

4. Rohrofen nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichne ti daß, im Querschnitt des Rohrofens gesehen, die Rohre (7) mit größerem Querschnitt im Zentrum der Brennkammer (2) senkrecht sich kreuzende Rohrreihen (7) bilden.

5. Rohrofen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre ,6) mit dem kleineren Querschnitt an den am weitesten vom Zentrum der Brennkammer (2) entfernten Punkten ein ZuIeitungssystem (<J, 9) für die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe und die Rohre mit größerem Querschnitt ein im Zentrum angeordnetes Entnahmesystem (10) für die Spaltprodukte aufweisen.

6. Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) mit Bodenbrennern (5) ausgestattet ist.

7. Anordnung von Rohröfen nach den Ansprüchen 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, vorzugsweise vier, Rohröfen (lö) symmetrisch im Kreis angeordnet und mit einem gemeinsamen im Mittelpunkt des Kreises liegenden Kamin (15) versehen sind.

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