DE2539050C2

DE2539050C2 - Ofen zum Erhitzen eines fliessfähigen Mediums

Info

Publication number: DE2539050C2
Application number: DE2539050A
Authority: DE
Inventors: Noriaki Naganoshi Osaka Nakase; Etsuji Tokio Yamamoto
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2539050A1; FR2284098A1; FR2284098B1; US4002149A; GB1522511A; IT1054903B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Erhitzen eines fließfähigen Mediums, insbesondere einen Crackofen für die Herstellung von Äthylen, mit einer Anzahl von gruppenweise angeordneten Wärmeübertragungs-Zweigleitungen zur Leitung des fließfähigen Medium¹; durch den Ofen.

Bei einem derartigen bekannten Crackofen zur Herstellung von Äthylen (US-PS 32 71 472) sind zwei Rohrreihen zickzackförmig und voneinander getrennt in einem Konvenktionsabschnitt und eine Rohrreihe zickzackförmig in einem Strahlungsabschnitt angeordnet. Dabei ist also jede der Rohrreihen als Gruppe für sich getrennt vorgesehen.

Es ist auch ein derartiger Ofen bekannt (FR-PS 84 356), der eine Dreifachschlange von Rohrleitungen in einer Heizkammer aufweist. Bei derartigen Öfen ist es schwierig, den Temperaturverlauf des in den Rohrleitungen strömenden fließfähigen Mediums nach Wunsch zu regeln. Wenn aber die Ausbeute z. B. an Äthylen — oder einem entsprechenden anderen Erzeugnis — verbessert werden soll, muß eine Anzahl von derartigen Einheiten von Heizschlangen und Wärmelekungsrohren in Längsrichtung des Ofens angeordnet sein, um den Temperaturverlauf genauer steuern zu können. Ein derartiger Ofen hat einen sehr hohen Platzbedarf, und die Anordnung der Rohrleitungen ist außerordentlich kompliziert

Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, einen derartigen Wärmetauscherofen, insbesondere Crackofen zur Herstellung von Äthylen so auszubilden, daß eine wesentlich genauere Steuerung des Temperaturverlaufs über die gesamte Durchlauflärge bei unkompliziertem Aufbau des Ofens möglich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gesamtleitung in einzelne Zweigleitungen aufgeteilt wird, deren jede Rohrgruppen durchläuft, in denen je eine jeder der Zweigleitungen enthalten ist, und daß für jede dieser Gruppen eine gesonderte Brenneranordnung vorgesehen ist

Gemäß der Erfindung weist also jede Zweigleitung eine Anzahl von parallelen Wärmetauscherabschnitten auf, die miteinander durch Umkehrbögen verbunden sind, wobei die parallelen Wärmetauscherabschnitte in zwei Reihen angeordnet sind, und die parallelen Abschnitte jeder Zweigleitung in den Reihen abwechseln und in jeder Reihe in Gruppen angeordnet sind, die aus einem Wärmetauscherabschnitt jeder der Zweigleitungen bestehen, derart, daß das fließende Medium in allen Zweigleitungen durch die gleiche Folge von Gruppen strömt wobei eine gesonderte Brenneranordnung für jede der Gruppen derart angeordnet ist daß die Temperatur des Mediums in jedem Wärmetauscherabschnitt der einzelnen Zweigleitungen getrennt steuerbar ist

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine wesentlich exaktere und genauere Steuerung des Temperaturverlaufs über die gesamte Durchlauflänge als bei bekannten Anlagen möglich, wobei gleichzeitig eine sehr kompakte Ausbildung des gesamten Rohrleitungssystems und damit eine erhebliche Platzersparnis erreicht wird.

Vorzugsweise weist der Ofen wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen auf, die vertikal verlaufende Stränge einschließen, welche die Wärmetauscherabschnitte bilden, wobei die zwei Reihen von vertikalen Rohrabschnitten parallel zueinander verlaufen, und jede der Gruppen aus einem Rohrabschnitt jeder der wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen bestehen.

Um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung in jeder der Rohrgruppen sicherzustellen, schließt vorzugsweise jede Brenneranordüung eine Vielzahl von Brennern ein, die in vertikaler Linie in der Seitenwand des Ofens angeordnet sind, wobei ein zusätzlicher Brenner am Boden des Ofens vorgesehen ist und alle Brenner gegenüber der zugeordneten Gruppe von vertikalen Rohrsträngen angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Anordnung von Wärmetauscherrohren in einem Crackofen zur Herstellung von Äthylen,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß ¹

Fig,3—5 Draufsichten ähnlich Fig. 1 auf weitere Ausführungsformen und

F i g. 6 ein Diagramm von einstellbaren Temperaturverläufen des fließfähigen Mediums in den WärmetäU-scherrohren zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Crackofens,

Gemäß Fig. 1 besteht die Wärmeübertragungsleitung durch den Crackofen aus drei Leitungsrohren 4a, 4b und 4c; die in zwei Reihen angeordnet sind. Das zu erwärmende fließfähige Medium wird über ein Sammelrohr 1 in die drei Strahlungswärmeleitungsrohre 4a, 4b und 4c eingespeist und mit Hilfe von mehreren Brennern 5 und 10 erwärmt, die an den Seitenwänden 6 und am Boden 11 des Ofens angeordnet sind. Das erwärmte Medium tritt an dem Auslaßsammeirohr 2 aus und wird in die nächste Verfahrensstufe gefördert. Die geradlinigen Rohrabschnitte 4 sind miteinander über obere Umkehrbogen und untere Umkehrbogen 8 verbunden. Jedes Rohr ist mit Aufhängungen 9, wie in Fig.2 gezeigt, hängend gelagert Eine Anzahl von Brennern mit geringer Leistung sind zur gleichmäßigen Erwärmung der Strahlungswärmeleitungsrohre angeordnet Drei Zweigrohre sind nebeneinanderliegend angeordnet und so gebogen, daß sie zwei Reihen bilden, wobei die vertikalen geradlinigen Rohrabschnitte in wechselnder Reihenfolge verlaufen. Die geradlinigen Rohrabschnitte der einzelnen Leitungswege sind in mehrere Rohrgruppen 171 2T, ... 77'gpjppiert wobei jede Gruppe aus drei geradlinigen Rohren b'-steht, die jeweils einem der Leitungswege zugeordnet sind. Brenner 1B, 2B,... 75sind vorgesehen, um die einzelnen Rohrgruppen zu erwärmen. Bei dieser Rohranordnung ist die Höhe der Gesamtanordnung der Rohre für jeden Leitungsweg etwas größer als jene bei einem Leitungsweg bei bekannter Bauart Somit können die einzelnen Brenner an der Stirnseite der entsprechenden Rohrgruppe angeordnet sein. Der Abstand B der Rohre ist jedoch derselbe wie bei bekannten Bauarten.

Fig.3 zeigt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung mit vier Leitungswegen. Die Zweigrohre 4a, 4b, 4c und 4d sind in zwei Reihen angeordnet und in Gruppen 17^ 27;... 77*unterteilt Die Brenner 15, 2B, ...TB sind auf dieselbe Art und Weise angeordnet, wie vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben. Fig.4 zeigt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform mit fünf Leitungswegen und Fig.5 e':i Ausführungsbeispiel mit sechs Leitungswegen. In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.

Bei der oben beschriebenen Anordnung von Wärmeübertragungsleitungen und Brennern kann die Wärmeübertragung in jeder der Rohrgruppen und damit auch der Temperaturverlauf dps fließfähigen Mediums in jeder der einzelnen Zweigleitungen aaf einfache Weise sehr genau geregelt werden.

In der nachgebrachten F i g. 6 ist der Temperaturverlauf des fließfähigen Mediums in jeder der Rohrgruppen bei drei verschiedenen Regelbeispielen für die Herstellung von Äthylen dargestellt Dabei ist beim Temperaturverlauf 1 die von den Brennern abgegebene Wärmemenge an der Zuführseite der Wärmetauscherleitung größer gehalten, als bei den anderen Ausführungsbeispielen, d. h. das Cracken erfolgte mit starker Anfangserhitzung. Beim Temperaturveriauf 3 ist die von dem Brenner abgegebene Wärmemenge am Ende des Durchlaufs erhöht d. h. das Cracken erfolgte mit einer starken Temperaturerhöhung am Ende des Crackvorgangs. Die Ausbeute an Äthylen aus dem beim Versuch als Ausgangsmaterial verwendeten Naphtha (Dichte = 0,69), bei einer Endtemperatur von 820° ist folgende:

Temperaturveriauf 1
Temperaturverlauf 2
Temperaturverlauf 3

2b,57 Gew.-%
25,95 Gew.-%
25,43 Gew.%

Daraus ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäße Möglichkeit einer sehr genauen Regelung des Temperaturverlaufs während des gesamten Crackprozesses die Ausbeute nicht unerheblich erhöht

Die gleiche Erhöhung der Ausbeute an Äthylen läßt sich auch bei anderen Ausgangsmaterialien, z. B. Propan, Butan, Leichtöl oder Kerosin erreichen, wobei nicht nur die Temperatur am Auslaß des Crackofens geregelt, sondern der Temperaturverlauf während des gesamten Crackvorganges im Hinblick auf eine optimale Ausbeute geregelt wird.

Bei der Anordnung der Wärmeleitungsrohre, wie vorstehend beschrieben, mit 3 und mehr Zweiglei*ungen kann außerdem die Bearbeitungskapazität eines Crackofens um das 1,5 bis 3fache im Vergleich zu bekannten Crar-köfen gesteigert werden, wobei gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ofen zum Erhitzen eines fließfähigen Mediums, mit einer Anzahl von gruppenweise angeordneten Wärmeübertragungs-Zweigleitungen zur Leitung s des fließfähigen Mediums durch den Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zweigleitung (4a—4i) eine Anzahl von parallelen Wärmetauscherabschnitten (4) aufweist, die miteinander durch Umkehrbogen (8) verbunden sind, wobei die to parallelen Wärmetauscherabschnitte (4) in zwei Reihen angeordnet sind und die parallelen Abschnitte jeder Zweigleitung in den Reihen abwechseln und in jeder Reihe in Gruppen (1T— 7T) angeordnet sind, die aus einem Wärmetauscherabschnitt (4) jeder der is Zweigleitungen bestehen, derart daß das fließende Medium in allen Zweigleitungen (4a—f) durch die gleiche Folge von Gruppen (IT—777strömen ^kann· und daß eine gesonderte Brenneranordnung (Iß— 7B)v<*r jeder der Gruppen (17-77? vorgesehen ist derart, daß die Temperatur des Mediums in jedem Wärmetauscherabschnitt (4) der einzelnen Zweigleitungen getrennt steuerbar ist

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen (4a—4c) aufweist, die vertikal verlaufende Stränge einschließen, welche die Wärmetauscherabschnitte bilden, wobei die zwei Reihen von vertikalen Rohrabschnitten (4) parallel zueinander verlaufen und jede der Gruppen aus einem Rohrabschnitt jeder der wenigstens drei Wärmeübertrager-Zweigleitungen besteht.

3. Ofen nach Anspruch '. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brenneranordnung (IB—7B) eine Vielzahl von U ennern (5), die in vertikaler Linie in der Seitenwand des Ofens angeordnet sind, sowie einen zusätzlichen Brenner (10) am Boden des Ofens einschließt, wobei alle Brenner (5,10) gegenüber der zugeordneten Gruppe (1Γ— 7T) von vertikalen Rohrsträngen (4) angeordnet sind.