DE2413752B2 - Vertikalrohrofen zur Herstellung von Äthylen durch Krackung - Google Patents
Vertikalrohrofen zur Herstellung von Äthylen durch KrackungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Vertikalrohrofen zur Herstellung von Äthylen durch Krackung mit einer
Brennkammer mit mehreren senkrechten Reaktionsrohren und mit einem symmetrisch im Heizgasaustritt
angeordneten Konvektionsabschnitt für die Vorerwärmung des Arbeitsmediums.
Es ist ein in Fig. 1 schematisch dargestellter Vertikalrohrofen für eine Krackanlage bekannt (US-PS
32 30 052), bei dem jedes Reaktionsrohr 6 durch eine Hebeeinrichtuni? 15 aufgehängt ist, an deren anderem
Ende ein Gewicht 16 hängt, wobei die Reaktionsrohre 6 durch mehrerw Brenner 14 befeuert werden, die in der
Seitenwand der Brennkammer 1 vorgesehen sind. Das Verbrennungsgas wird in einen K&ivektionsabschnitt 2
eingeführt, der versetzt zu der Brennkammer angeordnet ist, wo die Wärme des Gases zurückgewonnen wird.
Im folgenden werden die Nachteile dieser bekannten Ausführungsform der Brennkammer einer Krackanlage
beschrieben.
Der Strom des Verbrennungsgases von der Brennkammer 1 zum Konvektionsabschnitt 2 ist kein
gleichmäßiger Strom. Es wird ein turbulenter Strom zwischen der Brennkammer und dem Konvektionsabschnitt
2 erzeugt, da dieser unsymmetrisch angeordnet ist. Somit sind eine gleichmäßige Temperaturverteilung
und eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes des Verbrennungsgases am Einlaß des Konvektionsabschnitts
2 schwer zu erzielen. Folglich ist die Temperatur des Fluids, d. i. die fließende Beschickung in
jedem Heizrohr des Konvektionsabschnitts 2 verschieden von der Temperatur der anderen Heizrohre am
Auslaß davon. Das Fluid mit unterschiedlicher Temperatur an jedem Heizrohr wird in das entsprechende
Reaktionsrohr 6 eingeleitet. Somit wird die Regelung der Temperatur des Fluids in jedem Reaktionsrohr
schwierig. Da ferner die Strömung des Verbrerinungsgases am oberen Abschnitt der Brennkammer turbulent
ist, ist eine Regelung der Gastemperatur auf einen bestimmten Wert schwierig.
Da das Verbrennungsgas die Hebeeinrichtung 15, einen Umkehrbogen 19 und den oberen Abschnitt des
Reaktionsrohrs überstreicht, müssen diese Teile aus hochwertigem, hitzebeständigem Stahl hergestellt werden.
Falls eine Anzahl von Feuerungskammern für eine Krackanlage für Äthylen vorgesehen ist, ist ein großer
Aufstenuogsplstz erforderlich,
Es ist ferner ein symmetrisch aufgebauter Vertikal·
rohrofen bekannt (US-PS 18 71 937), bei dem jedoch eine Hebeeinrichtung for die senkrechten Reaktionsrohre
fehlt, so daß bis auf den symmetrischen Aufbau kein Zusammenhang mit der Erfindung besteht
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines
Vertikalrohrofens der eingangs angegebenen Art, bei dem die oben angegebenen Nachteile beseitigt sind und
die Befeuerung der senkrechten Reaktionsröhre in der Brennkammer gleichmäßig erfolgt
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine in an sich bekannter Weise gestaltete, in einem
durch einen Boden, Seitenwände und eine Decke
!*> begrenzten Raum angeordnete Hebeeinrichtung für die
in der Brennkammer zentral angeordneten Reaktionsrohre unterhalb des Konvektionsabschnittes angeordnet
ist, und daß Gasdurchlässe außerhalb des Raumes symmetrisch zu der Ebene vorgesehen sind, in der die
Reaktionsrohre liegen, weiche die Brennkammer mit dem Konvektionsabschnitt verbinden.
Eine derartige Ausbitdung des Vertikairohrofens
ergibt den Vorteil, daß sich die Auslaßtemperatur des Arbeitsmediums am Konvektionsabschnitt einfach regeln
läßt und vor allem konstant gehalten werden kann. Folglich ist auch die Temperatur des Arbeitsmediums in
den Reaktionsrohren konstant
Anhand der Zeichnung wird im folgenden beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt der Brennkammer eines bekannten Vertikalrohrofens für eine Krackanlage;
Fig.2 einen Längsschnitt der Brennkammer des Vertikalrohrofens nach der Erfindung;
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie I-I von F i g. 2;
und
Fig.4 eine Anordnung einer großen Anzahl von
Brennkammern einer Krackanlage.
Gemäß F i g. 2 und 3 ist ein Konvektionsabschnitt 2 oberhalb einer Brennkammer i angeordnet Die Brennkammer t ist im waagerechten Schnitt rechteckig und weist Seitenwände 9, eine Decke 25, einen Boden 28 und Abschlußwände 30 auf, die aus feuerbeständigem Material hergestellt sind. Diese Brennkammer ist in ihren Bauteilen symmetrisch aufgebaut Mehrere Brenner 14 sind in den Seitenwänden 9 vorgesehen, um die Reaktionsrohre 6 zu befeuern, die in einer oder zwei Reihen in der Mitte der Brennkammer der Krackanlage angeordnet sind ledes Reaktionsrohr 6 ist an einer
Gemäß F i g. 2 und 3 ist ein Konvektionsabschnitt 2 oberhalb einer Brennkammer i angeordnet Die Brennkammer t ist im waagerechten Schnitt rechteckig und weist Seitenwände 9, eine Decke 25, einen Boden 28 und Abschlußwände 30 auf, die aus feuerbeständigem Material hergestellt sind. Diese Brennkammer ist in ihren Bauteilen symmetrisch aufgebaut Mehrere Brenner 14 sind in den Seitenwänden 9 vorgesehen, um die Reaktionsrohre 6 zu befeuern, die in einer oder zwei Reihen in der Mitte der Brennkammer der Krackanlage angeordnet sind ledes Reaktionsrohr 6 ist an einer
so Hebeeinrichtung 15 aufgehängt, die im Eingriff mit dem Umkehrbogen 19 und dem Gewicht 16 steht. Das
Gewicht 16 und das zur Verbindung dienende Drahtseil s:nd in dem Raum vorgesehen, der durch die
wärmebeständigen Wände umschlossen wird, die aus der Decke 25, dem Boden 26 des Konvektionsabschnitts
2 und den Wänden 27 bestehen. Außerhalb des Raumes sind zwei Kanäle 3 für das Verbrennungsgas angeordnet,
die durch die Wände 30, 29, 31, 25, 27 und 26 gebildet werden, und zwar symmetrisch zu der Ebene, in
der die Rohre 6 liegen.
Im Konvektionsabschnitt 2 befinden sich mehrere waagerechte Rohre 7, die in vier Gruppen aufgeteilt und
an den Enden durch Umkehrbogen in jeder Gruppe miteinander verbunden sind. Um den Wärmewirkungsgrad
der Brennkammer einer Krackanlage zu verbessern, sind ein Ekonomiser und ein Dampfüberhitzer 8
oberhalb der Gruppen der horizontalen Rohre 7 vorgesehen.
Pas Verbrennungsgas, das durch den Oberhitzer 8 geströmt ist, strömt durch eine Klappe 5 und eine
Leitung 4 und wird in die Umgebung ausgestoßen. Pie wie oben beschrieben angeordnete Brennkammer einer
Krackanlage wird durch einen Rahmen 17 gestützt
Pas Fluid for den Betrieb wird in den Konvektionsabschnitt 2 an jeder Gruppe der horizontalen Rohre 7 zum
Vorwärmen des Fluids durch Rohrleitungen 20 eingeleitet Pas vorgewärmte Fluid wird in die Reaktionsrohre
6 eingeleitet, Lidern sie durch Obergangsleitungen 18 geführt wird. Pas Fluid wird in den Reaktionsrohren 6
gekrackt Pie Reaktionsprodukte werden über Auslaßrohrleitungen 21 und Saromelrohrleitungen 22 einer
Abschreckvoinrichtung23 zugeführt
Falls eine Anzahl von Brennkammern für eine Krackanlage vorgesehen ist, werden die Abschreckvorrichtungen
23 zwischen den Brennkammern angeordnet, wie es in Figur gezeigt ist, und werden alle
Brennkammern durch den Rahmen, der Stützen 17, Träger 32 und eine Verstrebung 24 aufweist gestützt
Pa das Verbrennungsgas in der Brennkammer symmetrisch strömt und symmetrisch in den Konvektionsabschnitt
geleitet wird, wird das Fluid in allen waagerechten Rohren 7 am Ausgang der Konvektionskammer
gleichmäßig hoch erhitzt Im praktischen Betrieb mit einem Vertikalrohrofen, mit dem in der
Stunde 12 000 kg Naphta gespalten werden können, das
mit 87°C zugeführt wird, betrug die Temperatur am Ausgang aus den vier waagerechten Rohren 654°, 646°,
648° und 655° C, im Mittel 650.75° C Pie maximale Abweichung von der Mitteltemperatur liegt mit
Sicherheit unter ±10° C Bei dem eingangs genannten Vertikalrohrofen, bei dem der Konvektionsabschnitt
versetzt zur Brennkammer angeordnet ist wie in F i g. 1 dargestellt weichen die Temperaturen in den einzelnen
Rohren sehr viel stärker voneinander ab und betragen 650° C ± 30° C Mit diesen stark unterschiedlichen
Temperaturen tritt das Fluid in die Reaktionsrohre ein.
Wie die Messungen der Temperaturverteiluitig im
Verbrennungsgas zeigen, liegen die Temperaturen — sowohl beim bekannten wie beim erfindungsgemäßen
Vertikalrohrofen - nahe an den Brennern bei 1250°
bzw. 135OfC, nahe am Reaktionsrohr nicht ganz bei
HOO0C Port, wo sich 4er Verbrennungsgasstrom beim
erfindungsgemäßen Ofen am Ausgang aus der Brennkammer teilt liegen sie zwischen 1150° und U 80° C,
nahe der Hebeeinrichtung noch etwas niedriger. Bei dem bekannten Ofen, bei dem der Verbrennungsgasstrom
unsymmetrisch geführt ist strömt Gas von hoher
ίο Temperatur von 1200° bis 1250°C quer am oberen Ende
der Reaktionsrohre vorbei zum Konvektionsabschnitt nach rechts im Sinne der Fig, 1, so daß die
Hebeeinrichtung von heißem Gas umströmt ist Am Eintritt in den Konvektionsabschnitt wo die — in Ft g. 1
nicht gezeichneten — waagerechten Rohre liegen, ist die Temperatur sehr ungleichförmig verteilt
Bei dem erfindungsgemäßen Ofen trägt zur gleichmäßigen
Temperaturverteilung im Konvektionsabschnitt bei, daß die Gasströme in den Kanälen 3 beim Eintritt in
den Konvektionsabschnitt aufeinanderprallen und sich gegenseitig verwirbeln. So tritt diu Fluid gleichmäßig
und erhitzt in die Reaktionsrohre ein, tüs denen es am
unteren Ende mit einer konstanten Temperatur von 818°C austritt Pie konstante Temperatur erlaubt eine
optimale Steuerung des Krackprozesses.
Pa cie Brennkammer symmetrisch gebaut ist dehnt sich der Rahmen 17 gleichmäßig unter dem Einfluß der
Wärme der Verbrennung aus. Pie thermische Beanspruchung der Stützen, Träger und dergL braucht deshalb bei
der Auslegung des Rahmens nicht beachtet werden. Es wurde ermittelt daß ein großer Vertikalrohrofen zum
Herstellen von 400 0001 Äthylen im Jahr mit 2100 bis 24001 Stahl gebaut werden kann, wenn er gemäß der
Erfindung ausgelegt wird, während für einen Ofen herkömmlicher Bauweise 2800 bis 3000 t Stahl nötig
wären. Pas bedeutet eine beträchtliche Ersparnis an Stahl. Hinzu kommt der geringere Platzbedarf aufgrund
der symmetrischen Bauweise, wenn mehrere Brennkammern vorgesehen werden müssen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch;Vertikalrobrofen zur Herstellung von Äthylen durch Krackung injt einer Brennkammer mit mehreren senkrechten Reaktionsrohren und mit einem symmetrisch im HeizgassHstritt angeordneten Konvektiiansiibschnitt für die Vorwärmung des Arbeitsmediums, dadurch gekennzeichnet, daß eine in an sich bekannter Weise gestaltete, in einem durch einen Boden (25), Seitenwände (27) und eine Decke (26) begrenzten Raum angeordnete Hebeeinrichtung (15,16) für die in der Brennkammer (1) zentral angeordneten Reaktionsrohre (6) unterhalb des Konvektionsabschnittes (2) angeordnet ist, und daß Gasdurchlässe (3) außerhalb des Raumes symmetrisch zu der Ebene vorgesehen sind, in der die Reaktionsrohre (6) liegen, weiche die Brennkammer (1) mit dem Konvektionsabschnitt(2) verbinden.
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