DE2444333A1 - OVEN FOR CRACKING HYDROCARBONS TO MAKE OLEFINS - Google Patents
OVEN FOR CRACKING HYDROCARBONS TO MAKE OLEFINSInfo
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- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
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Description
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zur Eingabe vom 21« AUgUSt 1974 VA/ Name d. Anm. STONE & WEBSTER ENGINEERfor entry of August 21, 1974 VA / Name of d. Note STONE & WEBSTER ENGINEER
ING CORPORATIONING CORPORATION
Ofen zum Cracken von Kohlenwasserstoffen zum Herstellen von Ölefinen Finen furnace for cracking hydrocarbons for the production of oils
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Cracken von Kohlenwasserstoffen zum Herstellen von Olefinen; die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum thermischen Cracken von Beschickungen auf der Basis von Erdöl (Petroleum) zum Herstellen von Olefinen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Cracken unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Ofensβ The invention relates to a furnace for cracking hydrocarbons to produce olefins; In particular, the invention relates to a process for the thermal cracking of petroleum (petroleum) based feeds to produce olefins. The invention also relates to a method for cracking using a furnace β according to the invention
Zum thermischen Cracken sind öfen bekannt, die eine Strahlungswärmezone und eine Konvektionswärmezone aufweisen; solche öfen werden häufig durch Strahlungsheizbrenner sehr kleiner Leistung befeuert. Manchmal sind mehr als hundert Brenner für einen Ofen mit einer Feuerieistung von 100 MM SU BTU/h vorgesehen.For thermal cracking ovens are known which have a radiant heat zone and have a convection heating zone; such ovens are often fired by radiant heating burners of very low power. Sometimes there are more than a hundred burners for one oven with a firing capacity of 100 MM SU BTU / h.
Die Verwendung vieler Brenner wird für die zur Zeit übliche Ofenkonstruktion bedingt, die erfordert, daß der größte Teil der Warme durch Strahlung auf die Verfahrensflüssigkeit übertragen wird. Solche Öfen sind zum Beispiel aus der US-PS 3 487 121 bekannt.The use of many burners is necessary for the furnace design currently in use which requires that most of the heat is transferred to the process liquid by radiation. Such ovens are known, for example, from US Pat. No. 3,487,121.
Bei dem Ofen der US-PS 3 487 121 hat die Strahlungszone eine Strahllänge von etwa 4,6 bis etwa 4,9 m, die zu einer schnellen Wärmeübertragung führt. Die Strahlungswarmebrenner erforderen gasförmige Brennstoffe, und, da sie überschüssige Verbrennungs- In the furnace of US Pat. No. 3,487,121, the radiation zone has a beam length of about 4.6 to about 4.9 meters, which results in rapid heat transfer. The radiant heat burners require gaseous fuels and, since they contain excess combustion
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luft erfordern, haben sie nicht den thermischen Wirkungsgrad großflammiger Brenner, die flüssige Brennstoffe und sogar flüssige Rückstandsbrennstoffe verbrennen und in vielen Fällen mit einer fast stöchiometrisehen Menge Luft betrieben werden können.require air, they do not have the thermal efficiency of large-flame burners that burn liquid fuels and even liquid residual fuels, and in many cases with them an almost stoichiometric amount of air can be operated.
Öfen, die mit Langflammenbrennern befeuert werden, sind in der US-PS 3 677 234 veranschaulicht. Bei diesen Öfen erfolgt das Feuern bei atmosphärischem Druck, und die mittlere Strahllänge ist von dersgelben Größe oder noch größer als die der Strahlungswärmeöfen. Long flame burner fired ovens are illustrated in U.S. Patent 3,677,234. This is what happens with these ovens Fire at atmospheric pressure and the mean beam length is the same size as yellow or greater than that of radiant heating furnaces.
Es sind auch öfen bekannt, die mit Verbrennungsgas unter Druck betrieben werden können; diese Öfen erlauben im allgemeinen, daß das Verbrennungsgas und die Verfahrensflüssigkeit sich bei praktisch dem gleichen Druck befinden, so daß das Druckdifferential auf die Reaktorrohre entlastet wird. Der erhöhte Druck auf der Verbrennungsseite des Ofens erleichtert auch die Verwendung von Abgas,, um die Hilfseinrichtungen, wie Gasturbinen, zu betreiben. Ein solcher aus der US-PS 3 688 494 bekannter Ofen weist eine bestimmte Reaktionszone und eine bestimmte Konvektionszone auf, die für die Verfahrensflüssigkeit und das Abgas miteinander verbunden sind.There are also known ovens that use combustion gas under pressure can be operated; these furnaces generally allow the combustion gas and process liquid to be at virtually the same time are at the same pressure so that the pressure differential on the reactor tubes is relieved. The increased pressure on the Combustion side of the stove also makes it easier to use Exhaust, to operate the auxiliary equipment, such as gas turbines. Such a furnace known from US Pat. No. 3,688,494 has a specific one Reaction zone and a certain convection zone, which are connected to each other for the process liquid and the exhaust gas are.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ofen, der unter Druck betrieben werden kann, und ein System, um die thermische Energie, die aus den aus dem Ofen kommenden Hochdruckabfallgafesen gewonnen wird, auf ein Höchstmaß zu steigern.The subject of the present invention is a furnace that can be operated under pressure and a system to generate the thermal energy, those obtained from the high pressure waste gates coming out of the furnace will increase to the maximum.
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Der Hochdruckofen vorliegender Erfindung besteht aus einer Konvektionszone mit einem vorwiegend konvektiven Wärmeübergang, einer kurzen Querstromzone und einer Strahlungszone mit einem vorwiegend Strahlungswärmeübergang. Der Einfachheit halber werden diese Zonen als Konvektionszone und Strahlungszone bezeichnet; was aber nicht so zu verstehen ist, daß diese Zonen ausschließlich auf einen nach ihrem Namen erfolgenden Wärmeübergang beschränkt sind. Die Verfahrensrohre des Ofens erstrecken sich unmittelbar von dem Einlaß der Konvektionszone durch die Querstromzone und durch die Strahlungszone. Langflammenbrenner sind sowohl in der Strahlungszone als auch in der Konvektionszone angeordnet. Der Brenner in der Strahlungszone ist in der Mitte eines inneren Kamins angeordnet, der innen so gestaltet ist, daß er eine konvergierende-divergierende Zone hat. Die Verbrennungsgase aus der Strahlungszone gehen durch das Innere des Kamins zu dessen Kopf und dann zu der Außenseite des Kamines, wo die Strahlungszone-Verfahrensrohre angeordnet sind. Die Gase strömen dann .weiter über die Rohre im Strahlungsteil durch die Querstromzone und schließlich durch den Kopf der Konvektionszone aus.The high pressure furnace of the present invention consists of a convection zone with a predominantly convective heat transfer, a short cross-flow zone and a radiation zone with a predominantly Radiant heat transfer. For the sake of simplicity, these zones are referred to as the convection zone and the radiation zone; but this is not to be understood to mean that these zones are limited exclusively to a heat transfer that takes place according to their name are. The furnace process tubes extend immediately from the inlet of the convection zone through the cross-flow zone and through the radiation zone. Long flame burners are arranged both in the radiation zone and in the convection zone. The burner in the radiant zone is located in the center of an inner chimney which is internally designed to have a converging-diverging zone. The combustion gases from the radiant zone go through the interior of the fireplace to it Head and then to the outside of the chimney where the radiant zone process pipes are arranged. The gases then continue to flow via the tubes in the radiation section through the cross-flow zone and finally through the head of the convection zone.
Der Crackgas-Quencher bildet* auch einen Teil des Ofens und ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, um die Verfahrensrohre aufzunehmen, die praktisch eine Fortsetzung der Rohre in der Strahlungszone darstellen. Dekühltes Abgas dient ebenfalls zum Kühlen der gecrackten Gase in dem Quencher.The crack gas quencher * also forms part of the furnace and is preferably ring-shaped to accommodate the process pipes, which practically represent a continuation of the tubes in the radiation zone. Decooled exhaust gas is also used for cooling of the cracked gases in the quencher.
Die Abgase dienen zur Herstellung von Hochdruckdampf, zur Erhöhung der Temperatur des aufzuarbeitenden Kohlenwasserstoff-Dampf-The exhaust gases are used to produce high-pressure steam, to increase the temperature of the hydrocarbon vapor to be processed
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gemisches und ebenfalls zum Betreiben einer Turbinenkompressoranlage. Ein Teil der Abgase wird nach dem Austritt aus dem Quencher durch die Brenner wieder in den Ofen zurückgeleitet.mixed and also for operating a turbine compressor system. After exiting the quencher, some of the exhaust gases are returned to the furnace through the burners.
Eine Ausführung der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben; es bedeutenAn embodiment of the invention is described below with reference to the drawing described in more detail; it mean
Fig. 1 eine Ansicht des Aufrisses des Ofens und des Quenchers;Figure 1 is an elevational view of the furnace and quencher;
Fig. 2 einen Schnitt nach 2-2 der Figur 1;FIG. 2 shows a section according to 2-2 of FIG. 1;
Fig. 3 einen Schnitt nach 3-3 der Figur 1;3 shows a section according to 3-3 of FIG. 1;
Fig. 4 einen Schnitt nach 4-4 der Figur 1;FIG. 4 shows a section along 4-4 of FIG. 1;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Gewinnung von Olefin mit dem Ofen gemäß Fig. 1.Fig. 5 is a schematic view of a plant for the extraction of Olefin with the furnace of Fig. 1.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Ofen und einen Quenchkühler für das Spaltgas (Spaltdämpfe) und Fig. 5 zeigt den Ofen der Figuren T bis 4 mit der dazugehörigen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.FIGS. 1 to 4 show a furnace and a quench cooler for the cracked gas (cracked vapors) and FIG. 5 shows the furnace of the figures T to 4 with the associated system for carrying out the invention Procedure.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Ofen 2 eine Konvektionszone 4, eine Strahlungszone 6 und eine Querstromzone 8 auf.As can be seen from FIG. 1, the furnace 2 has a convection zone 4, a radiation zone 6 and a cross-flow zone 8.
Die Konvektionssone 4 weist eine Stromabwärtszone 10 und eine Stromaufwärtszone 12 hinsichtlich des Abgaslaufes auf. Die Strom- The convection zone 4 has a downstream zone 10 and an upstream zone 12 with regard to the exhaust gas flow. The electricity
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abwärtszone weist einen Einlaß 14 für die Verfahrensflüssigkeit, ein Einlaßteil 16, mehrere Röhren 18 für die Verfahrensflüssigkeit, eine Heißgasseite 20 und einen Auslaß 22 für die von der Heißgasseite 20 ausströmenden Gase auf. In der Stromabwärtszone 10 sind die Rohre 18 für die Verfahrensflüssigkeit parallel angeordnet, und der äußere Mantel 24 ist zylinderisch ausgebildet, um zu der parallelen Anordnung der Rohre 18 in Übereinstimmung zu stehen. In der Praxis liegen die Rohre 18 in der Stromabwärtszone nahe beieinander, und zwar in einem Abstand von ihren Mitten von nicht mehr als 16,51 cm und nicht weniger als 6,98 cm. Die Rohre 18 in dem äußeren konzentrischen Kreis der Rohranordnung sind nicht mehr als 16,51 cm und nicht weniger als 6,98 cm von der inneren Fläche 26 des Mantels 24 für Rohre mit einem Durchmesser von 6,35 cm angeordnet.downward zone has an inlet 14 for the process liquid, an inlet part 16, a plurality of tubes 18 for the process liquid, a hot gas side 20 and an outlet 22 for the from the Hot gas side 20 outflowing gases. In the downstream zone 10, the tubes 18 for the process liquid are arranged in parallel, and the outer shell 24 is cylindrical to conform to the parallel arrangement of the tubes 18 stand. In practice, the tubes 18 are close to one another in the downstream zone, at a distance from their centers from no more than 16.51 cm and no less than 6.98 cm. The tubes 18 are in the outer concentric circle of the tube assembly no more than 16.51 cm and no less than 6.98 cm from the inner one Surface 26 of the jacket 24 is arranged for pipes with a diameter of 6.35 cm.
Der Mantel 24 der Stromaufwärtszone 12 der Konvektionszone 4 ist nach außen in einem Winkel von weniger als 10° von dem Ende 28 der Stromabwärtszone 10 bis zu einer Zwischenstelle 30 abgewinkelt, worauf der Mantel wieder zylindrisch ist. Die Stromabwärtszone 10 kann gegebenenfalls kontinuierlich zur Querstromzone 8 nach außen erweitert sein. Die Rohre 18 sind in einem Winkel von weniger als 10° von dem Ende 28 der Stromabwärtszone 10 zu der Querstromzone 8 angeordnet. Die Praxis lehrt, daß Rohre von 5fO8 bis 15,24 cm für die Konvektionszonenrohre 18 besonders geeignet sind. Für gewisse Anwendungen kann es wünschenswert sein, nicht die Rohre 18, sondern einen ringförmigen Durchgang in der Stromaufwärtszone 12 nach außen zu erweitern. The jacket 24 of the upstream zone 12 of the convection zone 4 is angled outwards at an angle of less than 10 ° from the end 28 of the downstream zone 10 to an intermediate point 30, whereupon the jacket is again cylindrical. The downstream zone 10 can optionally be expanded continuously to the cross-flow zone 8 to the outside. The tubes 18 are at an angle of less than 10 ° from the end 28 of the downstream zone 10 to the Cross-flow zone 8 arranged. Practice teaches that tubes of 5fO8 up to 15.24 cm for the convection zone tubes 18 are particularly suitable. For certain applications it may not be desirable the tubes 18, but rather an annular passage in the upstream zone 12 to widen outwards.
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Die Konvektionszone 4 weist auch einen zusätzlichen Brenner 32 auf, durch welchen Brennstoff, Verbrennungsluft und im Kreislauf geführtes Abgas der Konvektionszone 4 zugeführt werden. Die Verbrennungsluft hat einen Druck von 5 bis 15· Atmosphären, vorzugsweise von 10 Atmosphären; das Abgas hat einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären, praktisch von 10.Atmosphären und eine Temperatur von etwa 650° C bei dem Auslaß 70 des Quenchers 62. Das Gemisch aus Verbrennungsluft und Abgas wird so gewählt, daß ein Druck von 5 bis 15 Atmosphären auf der Verbrennungsseite des Ofens 2 herrscht. Zwei Brenner, die eine Leistung von 50 MM BTU/h besitzen, sind ber sonders zur Verwendung als Brenner 32 und 44 geeignet.The convection zone 4 also has an additional burner 32 through which fuel, combustion air and in the circuit guided exhaust gas are fed to the convection zone 4. The combustion air has a pressure of 5 to 15 atmospheres, preferably of 10 atmospheres; the exhaust gas has a pressure of 5 to 15 atmospheres, practically 10 atmospheres and a temperature of about 650 ° C. at the outlet 70 of the quencher 62. The mixture of combustion air and exhaust gas is selected so that a pressure of 5 to 15 atmospheres prevail on the combustion side of the furnace 2. Two burners with an output of 50 MM BTU / h are over especially suitable for use as burners 32 and 44.
Die Querstromzone 8 dient zur Erleichterung des Stroms des Abgases von der Strahlangszone 6 zur Konvektionszone 4 und zur Anordnung der Verfahrensrohre 18 für den Lauf der Verfahrensflüssigkeit von der Konvektionszone 4 zu der Strahlungszone 6. Die Rohre 18 sind in der Querstromzone 8 durch die üblichen Halterungen gehalten.The cross-flow zone 8 serves to facilitate the flow of the exhaust gas from the jet zone 6 to the convection zone 4 and to the arrangement of the process pipes 18 for the flow of the process liquid from the convection zone 4 to the radiation zone 6. The tubes 18 are in the cross-flow zone 8 by the usual brackets held.
Der Strahlungsteil 6 weist eine im wesentlichen zylindrische ·£§} Ie 38, einen inneren Kamin 42, einen Flammenbrenner 44 und oben ein feuerfestes Dach 46 auf. Der Kamin 42 hat eine -eiek-konvergierende äußere zylindrische. Fläche 48 und bildet mit der Innenwand 50 des Mantels 38 einen ringförmigen Durchgang 52 mit sich verändernder Querschnittsfläche, derart daß der breiteste ringförmige Durchgang nahe des oberen feuerfesten Dachs und die schmälste ringförmige öffnung nahe dem Brenner 44 liegt. Die Innenfläche des Kamins 42 wird ei* aus einem nach abwärts konvergierenden TeilThe radiation part 6 has an essentially cylindrical · £ §} Ie 38, an inner chimney 42, a flame burner 44 and a fire-proof roof 46 on top. The chimney 42 has a -eiek-converging outer cylindrical. Surface 48 and forms with the inner wall 50 of the shell 38 an annular passage 52 with changing Cross-sectional area such that the widest annular passage near the upper refractory roof and the narrowest annular opening near the burner 44 is located. The inner surface of the chimney 42 is made up of a downwardly converging part
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54 und einem nach aufwärts divergierenden Teil 56 gebildet, wobei die beiden Teile einen zentrischen Durchgang 58 für das Abgas bilden; das Dach 56 ist so gestaltet, daß die Gase aus dem zentrischen Abgasdurchgang 58 zu dem Durchgang 52 geleitet werden. Die konvergierende-divergierende Ausbildung des Kamins 42 fördert die Gaszirkulation, indem eine Zugwirkung auf das Abgas nach oben durch den inneren Durchgang 58 und nach unten durch den ringförmigen Durchgang 52 ausgeübt wird.54 and an upwardly diverging part 56, the two parts having a central passage 58 for the exhaust gas form; the roof 56 is designed so that the gases are conducted from the central exhaust passage 58 to the passage 52. The converging-diverging design of the chimney 42 promotes gas circulation by pulling the exhaust gas upwards through the inner passage 58 and down through the annular Passage 52 is exercised.
Die Verfahrensrohre 36 erstrecken sich von der Querstromzone 8 konzentrisch durch den Ringspalt 52 und durch das feuerfeste Dach 46 nach oben, das so ausgebildet ist, um einen Druckabfall im Umlauf zu verringern. Der Flammenbrenner 44 ist zentrisch in der Strahlungszone 6 in einer Höhe oberhalb des Eintritts 45 des Kamines 42, aber unterhalb des Anfangs des divergierenden Teiles 56 angeordnet. RückstandsÖl, wie Bunker- bzw. schweres Heizöl, Verbrennungsluft und im Kreislauf geführtes Abgas werden durch den Flammenbrenner 44 in den Strahlungsteil 6 geführt. Die Verbrennungsluft hat einen Druck von 45 bis 15 Atmosphären und das im Kreislaf geführte Abgas hat einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären und eine Temperatur von 649° C. Das Gemisch aus diesen Bestandteilen wird so gewählt, daß die Heißseite des Ofens einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären hat.The process tubes 36 extend from the cross-flow zone 8 concentrically through the annular gap 52 and up through the refractory roof 46 which is designed to avoid a pressure drop decrease in circulation. The flame burner 44 is centered in the radiation zone 6 at a height above the inlet 45 of the Chimneys 42, but arranged below the beginning of the diverging part 56. Residual oil, such as bunker or heavy heating oil, Combustion air and circulating exhaust gas are fed through the flame burner 44 into the radiation part 6. The combustion air has a pressure of 45 to 15 atmospheres and the circulated exhaust gas has a pressure of 5 to 15 atmospheres and a temperature of 649 ° C. The mixture of these ingredients is chosen so that the hot side of the furnace has a pressure of 5 to 15 atmospheres.
Der Quencher 62 ist unmittelbar oberhalb des Strahlungsteiles 6 angeordnet. Der Quencher 62 besteht aus einem Außenmantel 64, einer Innenwand 66, einem Einlaß 68 und einem Auslaß 70 für die Kaltseite. Die Innenfläche" 72 des Außenmantels 64 und die Innen-The quencher 62 is directly above the radiation part 6 arranged. The quencher 62 consists of an outer jacket 64, one Inner wall 66, an inlet 68 and an outlet 70 for the cold side. The inner surface "72 of the outer jacket 64 and the inner
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wand 66 bilden die Kaltseite-Kammer 74 des Quenchers 62. Die Rohre 36 der Strahlungszone erstrecken sich nach oben durch die Kaltseite-Kammer 74 zu dem Kopfteil 60, der oberhalb des Quenchers 62 angeordnet ist. Als Kühlmittel für den Quencher 62 wird vorzugsweise umgewälztes Abgas verwendet. Das Abgas tritt nach seinem Durchgang durch die Heißseite der verschiedenen Heiß-Anlagenwall 66 form the cold-side chamber 74 of the quencher 62. The tubes 36 of the radiation zone extend upward through the cold-side chamber 74 to the head portion 60, which is above the quencher 62 is arranged. The preferred coolant for the quencher 62 is recirculated exhaust gas used. After passing through, the exhaust gas passes through the hot side of the various hot systems
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und deiT) GaszusatzkompressorjSii mit einer Temperatur von etwa 260 C in den Quencher ein.and deiT) additional gas compressor with a temperature of about 260 ° C into the quencher.
Das Abgas verläßt den Quencher bei Temperaturen von 593 bis 7040C; ein Teil wird schließlich durch die Brenner 44 und 32 in den Ofen zurückgeführt« Der Rapidquencher 62 bewirkt einen Gegenstromkonvektionsaustausch innerhalb der ringförmigen Kammer 74a Der schmale Durchgang und das Hochdruck-Verbrennungsgas ergeben einen kon-The exhaust gas leaves the quencher at temperatures of 593 to 704 0 C; a portion will eventually be returned by the burners 44 and 32 in the furnace "The Rapidquencher 62 causes a Gegenstromkonvektionsaustausch within the annular chamber 74 a The narrow passage and the high-pressure combustion gas result in a con-
•vektiven Wärmeübergangskoeffizienten, der größer als 100 BTU/h/ft F0 ist. Die Abschreckung in dem Quencher 62 wird daher in weniger als 50 Millisekunden,, vorzugsweise in weniger als 25 Millisekunden 9 durchgeführt«• effective heat transfer coefficient greater than 100 BTU / h / ft F 0 . The quenching in the quencher 62 is therefore carried out in less than 50 milliseconds, "preferably in less than 25 milliseconds 9 "
Das in Fig. 5 dargestellte Verbundsystem vorliegender Erfindung weist eine Luftkompressionsanlage 76, einen Kohlenwasserstoffvorwärmer 78 j, eine Hochdruck-^Dampferzeugungsanlage 80 und eine Anlage 82 zur Dampfverdünnung auf»The composite system of the present invention shown in FIG. 5 has an air compression system 76, a hydrocarbon preheater 78 j, a high pressure ^ steam generating plant 80 and a plant 82 for steam dilution on »
Die Lüftkompressionsanlage besteht aus einer Turbine 84, einem Luftkompressor 86 (erste Stufe) 9 einem Luftkompress-eor 88 (zweite Stufe)j einem Kompressor 90 für das Crackgas Lind einem Verbrenner 92β Brennstoff;, vorzugsweise schweres Rückstandsöl, wirdThe Lüftkompressionsanlage consists of a turbine 84, an air compressor 86 (first stage) 9 Luftkompress an EOR 88 (second stage) j a compressor 90 for the cracked gas Lind a combustor 92 β fuel ;, preferably heavy residual oil is
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durch die Leitung 94 zu dem Verbrenner 92 geleitet, um das Antriebsgas für die Turbine 84 zu gewinnen. Die Turbine 84 treibt die Kompressoren 86, 88 und 90. Atmosphärische Luft wird durch die Leitung 96 dem Kompressor 86 zugeführt, durch welchen der Druck der Luft auf 5 bis 15 Atmosphären, vorzugsweise auf 10 Atmosphären, erhöht wird. Die komprimierte Luft gelangt aus dem Kompressor 86 durch die Leitung 98 zu dem Verbrenner 92 wie dem Kompressor 88. Die komprimierte Luft dient dem Verbrenner 92 zum Verbrennen des Brennstoffes«, zum Antrieb der Turbine und die zu dem Kompressor 88 geleitete komprimierte Luft kann hier auf einen Druck von 5 bis 15 Atmosphären, vorzugsweise von 10 Atmosphären, weiter komprimiert und durch die Leitung 100"den Ofenbrennern 32 und 40 zugeführt werden. Das Abgas aus der Turbine 84 gelangt durch Leitung 102 in den Kamin 104,passed through line 94 to combustor 92 to drive the gas to win for the turbine 84. The turbine 84 drives the compressors 86, 88 and 90. Atmospheric air is passed through the line 96 is fed to the compressor 86, by which the pressure of the air to 5 to 15 atmospheres, preferably to 10 atmospheres, is increased. The compressed air passes from the compressor 86 through line 98 to the combustor 92 like that Compressor 88. The compressed air is used by the burner 92 to burn the fuel, to drive the turbine and to drive the turbine Compressed air conducted to the compressor 88 can be here to a pressure of 5 to 15 atmospheres, preferably of 10 atmospheres, further compressed and fed through the line 100 ″ to the furnace burners 32 and 40. The exhaust gas from the turbine 84 passes through line 102 into chimney 104,
Die Anlage 80 zur Herstellung von Hochdruckdampf besteht im wesentlichen aus einem indirekten Warmeaustauschdruckbehälter 106 und einem Sammelbehälter 108 für den Hochdruckdampf, Abgas aus dem Ofen wird durch Leitung 110 der Heißseite des Druckbehälters 106 bei einer Temperatur von annäherned 649° C zugeführt, um einen Temperaturdruck zu vermeiden.The plant 80 for the production of high pressure steam consists essentially from an indirect heat exchange pressure vessel 106 and a sump 108 for the high pressure steam, exhaust gas from the furnace is through line 110 of the hot side of the pressure vessel 106 is fed to a temperature of approximately 649 ° C Avoid temperature pressure.
Die Anlage 78 zur Erhitzung der Kohlenwasserstoffbeschickung besteht im wesentlichen aus einem Vorwärmer 108 und einem Wärmeaustauscher 111« Die Kohlenwasserstoffbeschickung, die zunächst durch das Abgas der Turbine 84 in dem Kamin 104 und Dampf erwärmt ist, gelangt durch die Leitung 116 zu der Kaltseite des Erhitzers 108, Abgas von der Dampferzeugungsanlage 80 wird durch die Lei-The plant 78 for heating the hydrocarbon feed exists essentially consisting of a preheater 108 and a heat exchanger 111 «The hydrocarbon feed, which initially is heated by the exhaust gas of the turbine 84 in the chimney 104 and steam passes through the line 116 to the cold side of the heater 108, exhaust gas from the steam generating system 80 is through the line
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tung 110 zu der Heißseite des Erhitzers 108 geleitet. Die Temperatur des in den Erhitzer 108 eintretenden Abgases liegt im Bereich einer Temperatur von 538° C, und zwar bei einem Druck von etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären. Die Beschickung aus KohlenwasserstofiSaampf verläßt den Erhitzer 108 bei einer Temperatur von etwa 393° C und einem Druck von 2,67 bis 5,06 kg/'cm2 absolut} er gelangt durch die Leitung 116 zu dem indirekten Wärmeaustauscher 111, der durch die Leitung 122 gecracktes Gas aus dem Ofen 2 erhält, wobei das Pyrolysegas aus dem Ofen durch die Heißseite und die Kohlenwasserstoffbeschickung und Dampf durch die Kaltseite strömen» Das gecrackte Gas tritt in den Wärmeaustauscher 111 bei einer Temperatur von etwa 704° C und einem Druck von etwa 3,16 bis 1,76 kg/cm absolut ein. Die Kohlenwasserstoffbeschickung wird auf eine Temperatur von etwa 538° C gebracht und durch die Leitung 116 in den Ofen 2 geleitet.device 110 passed to the hot side of the heater 108. The temperature of the exhaust gas entering the heater 108 is in the range of a temperature of 538 ° C., specifically at a pressure of about 5 to 15, preferably 10, atmospheres. The feed of hydrocarbon vapor leaves the heater 108 at a temperature of about 393 ° C. and a pressure of 2.67 to 5.06 kg / cm 2 absolute 122 receives cracked gas from furnace 2, with the pyrolysis gas from the furnace flowing through the hot side and the hydrocarbon feed and steam flowing through the cold side , 16 to 1.76 kg / cm absolute. The hydrocarbon feed is brought to a temperature of about 538 ° C and passed into furnace 2 through line 116.
Die Anlage zur Erzeugung von verdünntem Dampf besteht aus einem indirekten Wärmeaustauscher 124 und einem Ölerhitzer 126. Der indirekte Wärmeaustauscher 124 wird mit gecracktem Gas durch die Leitung 128 versorgt, welches den Hochdruck-Dampferzeugungsbehälter 111 bei einer Temperatur im Bereich von 6 560° C und einem Druck von 1,55 bis 2,95 kg/cm absolut verläßt. Dowtherm, Öl oder irgendeine andere geeignete Wärmeübertragungsflüssigkeit wird durch die Kaltseite des Wärmeaustauschers 124 in einem geschlossenen Kreislauf 130 geschickt. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit strömt durch die Heißseite des Behälters 126 im Wärmeaustauscher mit Wasser zur Bildung von Verdünnungsdampf, der durch die Leitung 132 der Kohlenwasserstoffbeschickung in die Leitung 116 zu-The system for generating diluted steam consists of an indirect heat exchanger 124 and an oil heater 126. The indirect Heat exchanger 124 is cracked gas through the Line 128 supplies which the high pressure steam generating vessel 111 at a temperature in the range of 6560 ° C and one Absolute leaves pressure of 1.55 to 2.95 kg / cm. Dowtherm, oil or any other suitable heat transfer fluid is closed through the cold side of the heat exchanger 124 Circuit 130 sent. The heat transfer fluid flows through the hot side of vessel 126 in the heat exchanger with water to form dilution vapor which passes through the conduit 132 of the hydrocarbon feed in line 116
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geführt wird. Das gecrackte Gas verläßt den Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von etwa 232° C und einem Druck von 1,41"bis 2,81 kg/cm absolut. Durch die Leitung 122 wird das gecrackte Gas einem Quenclistrom 136 zugeleitet, in welchem das gecrackte Gas abgeschreckt und dann durch die Leitung 122 dem Kompressor 90 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird.to be led. The cracked gas leaves the heat exchanger with a temperature of about 232 ° C and a pressure of 1.41 "to 2.81 kg / cm absolute. Through line 122, the cracked gas fed to a quench stream 136 in which the cracked gas quenched and then fed through line 122 to compressor 90 for further processing.
Das © Abgas aus dem Ofen 2 wird in einem geschlossenen Kreislauf durch das System geleitet. Nach dem Verlassen des Ofens 2 durch die Leitung 110 strömt das Abgas durch die Heißseite des Hochdruckdampfbehälters 106 und dann durch die Heißseite des Kohlenwasserstoff erhitzers 108 zum Kompressor 140, wo es auf einen Druck von etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären gebracht wird. Das den Kompressor 14O mit einer Temperatur von etwa 260° C verlassende Abgas gelangt dann auf die Kaltseite des Quenchkühlers 62, wo seine Temperatur auf etwa 649° C und der Druck auf etwa 5 bis 15, vorzugsweise 10 Atmosphären verringert wird, worauf es durch die Leitung 142 zu deft Ofenbrennern 44 und 32 gelangt. Die Abgasleitung 142 ist mit der Brennstoffleitung 94 unter Bildung der gleichen Leitungen 150 verbunden, die in unmittelbarer Verbindung mit den Brennern 44 und 32 stehen.The © exhaust gas from the furnace 2 is in a closed circuit guided through the system. After leaving the furnace 2 through the line 110, the exhaust gas flows through the hot side of the high-pressure steam container 106 and then through the hot side of the hydrocarbon heater 108 to the compressor 140, where it is on a Pressure of about 5 to 15, preferably 10 atmospheres. That the compressor 140 with a temperature of about 260 ° C Exiting exhaust gas then reaches the cold side of the quench cooler 62, where its temperature is reduced to about 649 ° C and the pressure to about 5 to 15, preferably 10 atmospheres, whereupon it passes through the line 142 to the furnace burners 44 and 32. The exhaust pipe 142 is connected to the fuel pipe 94 connected to form the same lines 150 that are in direct communication with the burners 44 and 32.
Das Verbundsystem und der Brenner 2 arbeiten wie folgt:The interconnected system and burner 2 work as follows:
Die Kohlenwasserstoffbeschickung mit einer Temperatur von zunächst 37,8° C und einem Druck von 2,81 bis 5,27 kg/cm absolut wird in dem Kamin 104 auf etwa 316° G erhitzt« Verdünnungsdampf wird bei einer Temperatur von etwa 149 C in die WasserstoffbeThe hydrocarbon feed at a temperature of first 37.8 ° C and a pressure of 2.81 to 5.27 kg / cm absolute is heated in the chimney 104 to about 316 ° G «dilution steam is at a temperature of about 149 C in the hydrogen
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scMckungsleitung 116 eingeführt, durch welche das sich ergebende Genisch mit einer Temperatur von 288° C unter einem Druck von 2j81 bis 5s27 kg/cm absolut zu dem Beschickungserhitzer 108 geleitet wird. Die Temperatur des Gemisches wird auf 393° C und der Druck auf 2,67 bis 5,06 kg/cm absolut erhöht und dem Wärmeaustauscher 111 zugeführt, in welchem die Temperatur weiter auf 5 38° C und der Druck auf 2,46 bis 4,92 kg/cm2 absolut erhoffe wird. Sas Gemisch aus der Kohlenwasserstoffbeschickuag und dem Dampf wird dann der Konvektionszone 4 des Ofens 2 bei einer Temperatur von 538 C und einem Druck von 2,46 bis 4f92 kg/cm zugeleitet. Bas anfallende Gas verläßt die Strahlungszone 6 des Ofens 2 bei einer Temperatur von mehr als 816° C und es wird in dem Quench-KIKLeF 62 auf eine Temperatur von etwa 704° C und einen Druck von 3,16 Ms 1S76 kg/cm absolut abgeschreckt.Cooling line 116 is introduced through which the resulting mixture is fed to the feed heater 108 at a temperature of 288 ° C under a pressure of 2j81 to 5 seconds 27 kg / cm absolute. The temperature of the mixture is increased to 393 ° C. and the pressure to 2.67 to 5.06 kg / cm absolute and fed to the heat exchanger 111, in which the temperature is further increased to 38 ° C. and the pressure to 2.46 to 4 , 92 kg / cm 2 is absolutely hoped for. The mixture of the hydrocarbon feed and the steam is then fed to the convection zone 4 of the furnace 2 at a temperature of 538 ° C. and a pressure of 2.46 to 4 f 92 kg / cm. The resulting gas leaves the radiation zone 6 of the furnace 2 at a temperature of more than 816 ° C and it is in the quench KIKLeF 62 to a temperature of about 704 ° C and a pressure of 3.16 Ms 1 S 76 kg / cm absolutely deterred.
Bas aas dem Ofen 2 ausströmende Abgas hat eine Temperatur von etwa 649° C und einen Druck von 5 bis 15» vorzugsweise 10 Atmosphären» Eiach dem Airchgang durch das Hochdruckdampfgeafäß 106, den Beschickungsvorerhitzer 108 und den Kompressor 140 hat das Abgas eine temperatur von 260° C und einen Brück von 5 bis 15* vorzugsweise 10 Atmosphären. Bas Abgas wird dem QuenchMIhler 62 bei diesem Brack und dieser Temperatur zugeleitet und strömt aus diesem bei einer- Temperatur von 649° C und einem Druck von 5 bis 10, vorzugsweise 10 Atmosphären aus., das ist die Temperatur und der Krack* bei welchen das Abgas schließlich zu den Ofenbrennern 32 iiiici 44 ziarückge langt·The exhaust gas flowing out of the furnace 2 has a temperature of about 649 ° C. and a pressure of 5 to 15 »preferably 10 atmospheres» After air passage through the high-pressure steam vessel 106, the feed preheater 108 and the compressor 140, the exhaust gas has a temperature of 260 ° C and a bridge of 5 to 15 * preferably 10 atmospheres. The exhaust gas is fed to the quench mixer 62 at this brackish and this temperature and flows out of it at a temperature of 649 ° C. and a pressure of 5 to 10, preferably 10 atmospheres. That is the temperature and the crack * at which this Exhaust gas finally reaches the furnace burners 32 iiiici 44 ziarrückge
In dem Ofen 2 geht die ICohlenwasserstoff-Dampfmischung durch dieIn the furnace 2, the hydrocarbon vapor mixture passes through
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Ofenrohre zu dem Quenchkuhler in etwa 0*25 Sekunden. Die Verbrennungsgase werden in dem Ofen auf einem Druck von 10 Atmosphären gehalten, und strömen durch den Ofen. Der Temperaturabfall des Verbrenmungsgases in dem Ofen liegt im Bereich von 1149° C bei den Brennern bis 649° C beim Auslaß,Furnace pipes to the quench cooler in about 0 * 25 seconds. The combustion gases are in the furnace at a pressure of 10 atmospheres held, and pour through the furnace. The drop in temperature of the combustion gas in the furnace is in the range from 1149 ° C at the burners to 649 ° C at the outlet,
Das gecrackte Gas tritt in> den Quenchktihler 62 mit einer Temperatur von etwa 871° C und einem Druck von 1,76 bis 3*16 kg/cm ein und verläßt ihn nach 25 Millisekunden bei einer Temperatur von 704° C und einem Druck von 1,76 bis 3,16 kg/cm2 absolut. Die Zu-The cracked gas enters the quench heater 62 at a temperature of about 871 ° C. and a pressure of 1.76 to 3 * 16 kg / cm and leaves it after 25 milliseconds at a temperature of 704 ° C. and a pressure of 1 , 76 to 3.16 kg / cm 2 absolute. The access
OfensFurnace
sammensetzung des die Strahlungszone 6 des 2 verlassenden gecrackten Gases ist vfie typisch und entsprechend der, welche in der US-PS 3 487 121 angegeben ist.composition of the radiation zone 6 of the 2 leaving cracked gas is typical and similar to that disclosed in U.S. Patent 3,487,121.
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Claims (17)
a) eine Konvektionszone (4) für einen/überatmospharischenH. Furnace for thermal cracking of hydrocarbons, characterized by:
a) a convection zone (4) for a / superatmospheric
to) eine Strahlungszone (6) für einen/überatmosphärischen -Be-Pressure,
to) a radiation zone (6) for a / superatmospheric -Be-
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