DE2534356A1

DE2534356A1 - Furnace tubes for hydrocarbon processing - with internal flutes to prevent coke deposition and premature corrosion

Info

Publication number: DE2534356A1
Application number: DE19752534356
Authority: DE
Inventors: Curt Ing Grad Bruening; Dietrich Ing Grad Cura; Adolf Hermann Dipl Phys Wisken; Horst Tornesch Dip Wittenburgy
Original assignee: Deutsche BP AG
Current assignee: Deutsche BP AG
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1975-08-01
Publication date: 1977-02-17

Abstract

In processing furnaces for hydrocarbons (for mineral oil distillation and for thermal cracking) the tubes which carry the hydrocarbons and are heated from the outside are equipped inside with facilities to improve the heat transfer conditions on the side towards the firebox. These are pref. longitudinal corrugations which increase the inside surface area. This prevents the deposition of coke which leads to rapid corrosion. It is a less expensive method than using corrosion-resistant high-alloy steel, or designing the furnaces with longer tube spacing and lower or more uniform thermal loading.

Description

Anordnung an Prozeßöfen für Kohlenwasserstoffe Tri Prozeßöfen ftir Kohlenwasserstoffe, insbesondere in Öfen fiir die Mineralöldestillation und in Spaltöfen, tritt an der um eineii Feuerraum herum angeordneten Rohren Korrosion auf, di e auf- Überhitzungserscheinungen in solchen Bereichen zurückgeht, in deren sich Koksansätze auf der Rohrinnenseite geblldt:t haben Verständlicherweise tritt der Koksansatz hauptsächlich iri den Rohrbereichen mit hoher Wärmebelastung auf, also vornehmlich an den dem Feuerraum zugewendeten Rohrseiten.Arrangement of process furnaces for hydrocarbons Tri process furnaces for Hydrocarbons, especially in furnaces for mineral oil distillation and cracking furnaces, corrosion occurs on the pipes arranged around a combustion chamber, which Signs of overheating decreases in those areas in which there are coke deposits on the inside of the pipe: t have Understandably, the coke build-up occurs mainly in the pipe areas with high heat load, i.e. mainly on the pipe sides facing the combustion chamber.

Drei Maßnahmen sind bislang zur Einschränkung dieser Korrosion üblich. Die erste besteht in der Verwendung korrosionsfester, hochlegierter Stähle, die aber kostspielig sind und ein geringeres Wärmeleitvermögen haben und daher auf der Außenseite bei gegebener Innentemperatur eine um so höhere Temperatur aufweisen Die zweite Lesteht in der Verwendung möglichst glatter Rohrinnenflächen, um den Koksansatz zu erschweren; der Erfolg ist jedoch gering. Die dritte besteht in großzügiger und entsprechend kostspieliger Auslegung der Öfen mit größeren Abständen zwischen den einzelnen Rohren sowie zwischen den Rohren und den Wänden des Ofens, um eine möglichst gleichmäßige Wärmebeaufschtagung der Rohre von allen Seiten zu erreichen und örtliche Überhitzung zu vermeiden.So far, three measures have been used to limit this corrosion. The first is the use of corrosion-resistant, high-alloy steels, the but are expensive and have a lower thermal conductivity and therefore on the Outside have a higher temperature at a given internal temperature The second is to use the smoothest possible inner pipe surfaces around the To make coke more difficult; however, the success is low. The third is more generous and correspondingly expensive design of the ovens with larger distances between the individual tubes as well as between the tubes and the walls of the furnace to a to achieve the most uniform heat application possible on the pipes from all sides and avoid local overheating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Rohrkorrosion mit weniger aufwendigen Mitteln wirksamer zu begegnen.The invention is based on the object of the pipe corrosion with less to counter costly resources more effectively.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Innenseite der Rohre zumindest in deren dem Feuerraum zugewandten Bereichen den Wärmeübergang verbessernde Einrichtungen aufweist.The solution according to the invention is that the inside of the Pipes improving the heat transfer at least in the areas facing the combustion chamber Has facilities.

Diese Eineichtungen bester :kl vorzugsweise aus wechselnden Oberflächenerhebungen und -senkungen der Rohrinnenfläche. Durch diese Maßnahlne wird die Turbulenz im rohrwandnahen Strömunysbereich gefordert. Stärkere Strömungsbewegung quer zur Rohrwandung erschwert die Bildung verhältnismäßig ruhiger Grenzschichten, in denen auf der dem Feuerraum zugewandten Seite der Rohre tiberhitzungen und damit Koksbildung eintreten können.These arrangements are best: kl preferably from alternating surface elevations and subsidence of the inner surface of the pipe. The turbulence in the Flow area near the pipe wall required. Stronger flow movement across the pipe wall complicates the formation of relatively calm boundary layers in which on the dem Overheating occurs on the side of the tubes facing the combustion chamber and thus coke formation occurs can.

Die zweckmäßige Größenordnung der Oberflächenerhebungen und -senkunqen läßt sich durch Versuch leicht ermitteln. Kleindimensionierte Erhebungen und Senkungen, die sich mehr dem Charakter der Rauigkeit nähern, sind zu vermeiden, weil sie weniger die oberflächenndhe Turbulenz fördern, als zur Bildung toter Zonen im laminaren Grnzschichtbereiciu führen. Die Erhebungen sind so auszuführen, daß sie eine kräftige Durchbrechung der Strömungsgrenzschiclsten bewirken, während die Senkungen zumindest auf der stromabwärts gelegenen Seite der Erhebungen so sanft ausgeführt sein sollen, daß die Bildung toter Zonen vermieden wird.The appropriate order of magnitude of the surface elevations and depressions can easily be determined by experiment. Small-sized elevations and depressions, which come closer to the character of the roughness should be avoided because they are less promote superficial turbulence rather than creating dead zones in the laminar Leading boundary shifts. The surveys are to be carried out in such a way that they are strong Break through the flow boundary layers, while the subsidence at least on the downstream side of the elevations should be so gentle that that the formation of dead zones is avoided.

Jedoch kann die Korrosionsgefahr auch schon dadurch vermindert werden, dad die wärmeübertragende Oberfläche der Rohrinnenseite einfach vergrößert wird, ohne daß dadurch der Strömungszustand der Flüssigkeit wesentlich beeinflußt wird. Die Zeichnung zeigt in einer Figur einen schematischen Querschnitt durch eine Rohranordnung.However, the risk of corrosion can also be reduced by because the heat transferring surface of the inside of the pipe is simply enlarged, without the flow condition of the liquid being significantly affected. The drawing shows in one figure a schematic cross section through a pipe arrangement.

Vor der den Feuerraum 1 eines Prozeßofens umschließenden Wand 2 ist ein im Querschnitt schematisch dargestelltes Rohr 3 angeordnet, dessen dem Feuerraum zugewendete Seite 4 infolge der durch Pfeile angedeuteten Wärmestrahlung besonders hoch wärmebelastet ist, während die der Wand 2 zugewendete Seite 5 weniger stark belastet ist.In front of the wall 2 surrounding the furnace 1 of a process furnace a pipe 3, shown schematically in cross section, is arranged, its the combustion chamber facing side 4 particularly due to the heat radiation indicated by arrows is highly heat loaded, while the side 5 facing the wall 2 is less strong is burdened.

Die Rohrinnenseite des Bereichs 4 ist mit einer Vielzahl von Nuten 6 versehen, durch die die wärmeübertragende Oberfläche vergrößert wird. Im einfachsten Fall verlaufen diese Nuten in Rohrrichtung. Ohne wesentliche Beeinflussung des Strömungszustands vergrößern sie die Rohrinnenoberfläche und führen damit zu einer Verringerung von deren Temperatur und damit zu einer geringeren Koksbildungsgefahr.The inside of the pipe of the area 4 is provided with a plurality of grooves 6 provided, through which the heat-transferring surface is increased. In the simplest In the case of these grooves run in the direction of the pipe. Without significantly influencing the flow condition increase the inner surface of the pipe and thus lead to a reduction in their temperature and thus a lower risk of coke formation.

Die Nuten können aber auch abweichend von der Rohrlängsrichtung gefiilirt sein, beispeilsweise schraubenlinienförmig oder in zwei Scharen von gegensinnig schraubenlinienförmig geführten Nuten.However, the grooves can also be filled in a manner deviating from the longitudinal direction of the pipe be, for example, helical or in two sets of opposite directions helical grooves.

In einem solchen Fall wird der Strömungszustand an der Rohroberfläche erheblich im Sinne stärkerer Turbulenz und damit größerer Wärmeübergangszahlen beeinflußt.In such a case, the flow condition becomes on the pipe surface significantly influenced in the sense of greater turbulence and thus greater heat transfer coefficients.

Claims

1. Arrangement of process furnaces for hydrocarbons, in particular on Furnaces for mineral oil distillation and cracking furnaces to reduce corrosion on the ears that carry 1-colil hydrocarbons and are heated from the outside, characterized in that that the inside of the tubes (3) at least in their facing the furnace (1) Areas (4) the heat transfer improving devices (6).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the the Heat transfer improving devices from changing surface elevationseii and depressions of the pipe inner surface are formed.