JP2019516942A - Furnace coil remodeling fins - Google Patents
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Abstract
本発明は、蒸気分解炉のコイル又は管の表面に、厚いフィンを提供する。フィンは、その基部において、炉管の半径の1/4から3/4の厚みを有する。フィンは、主要表面の約10%以上に、溝又は隆起部を有する。フィンは、炉内の壁部及び燃焼ガスから管によって吸収される放射熱を増加させる助けとなる。The present invention provides thick fins on the surface of a coil or tube of a steam cracking furnace. The fins at their base have a thickness of 1/4 to 3/4 of the radius of the furnace tube. The fins have grooves or ridges on about 10% or more of the major surface. The fins help to increase the radiant heat absorbed by the tubes from the walls and combustion gases in the furnace.
Description
本発明は、パラフィンをオレフィンへと分解する分野に関し、より詳細には、分解炉のラジアント部のプロセス・コイルの外表面の頑丈なフィンに関する。フィンは、横方向(水平)でもよく、長手方向でもよい。フィンは、フィンの少なくとも1つの主要表面の表面積の少なくとも10%を覆う規則的又は半規則的なパターンの、フィンの最大厚みの4分の1未満である深さを有する上方若しくは外方へ開いた溝、又はフィンの最大厚みの10%を超えない基部とフィンの最大厚みの15%を超えない高さとを有する隆起部、又はその両方からなる群から選択されるアレイを有する。 The present invention relates to the field of cracking paraffins to olefins, and more particularly to solid fins on the outer surface of process coils in the radiant section of a cracking furnace. The fins may be transverse (horizontal) or longitudinal. The fins are open upwards or outwards with a depth which is less than a quarter of the maximum thickness of the fins, in a regular or semi-regular pattern covering at least 10% of the surface area of at least one major surface of the fins And / or an array selected from the group consisting of ridges or ridges having a base not exceeding 10% of the maximum thickness of the fins and a height not exceeding 15% of the maximum thickness of the fins.
熱交換器設計の分野には、熱伝達を改善させるフィンの応用例が多くある。通常は、これは強制対流メカニズムによる熱伝達である。強制対流による熱伝達は、ガスでもよく液体でもよい動いている流体と固体表面との間で起こり、伝導と対流が組み合わせられた効果を含む。このタイプの熱伝達は、温水式であれ電気式であれ、従来の加熱システムの多く、及び産業用熱交換器において起きる。 In the field of heat exchanger design, there are many applications of fins to improve heat transfer. Usually this is heat transfer by forced convection mechanism. Heat transfer by forced convection occurs between a moving fluid, which may be gas or liquid, and a solid surface, including the combined effect of conduction and convection. This type of heat transfer occurs in many of the conventional heating systems, whether hot or electric, and in industrial heat exchangers.
エタン若しくはナフサ、又はそれらの混合物などのパラフィン、通常はC2−4パラフィンを含む供給材料の分解では、供給材料は、通常は希釈蒸気と共に、炉のいくつかの部を通過する一連のパイプ又は管を備えるクラッカーへと送り込まれる。まず、供給材料は、炉の対流部の管を通過し、そこでは炉の下流のラジアント部から流れる排出ガスが、管の外表面を加熱する。そこで、供給材料は、分解が始まり得るレベル、又はその近くの温度まで加熱される。次いで供給材料は炉のラジアント部の管へと流れ、そこでは、管は、主として炉の耐火壁部からの放射、及びラジアント部の床部又は壁部に通常取り付けられるバーナーによって発生される燃焼ガスからの放射によって加熱される。管の強制対流加熱のいくらかは、燃焼ガスによってももたらされる。供給材料は、炉ラジアント部において約800℃〜950℃の温度まで加熱される。これらの温度において、供給材料は、フリーラジカル分解(クラッキング)、新たな不飽和生成物の再形成、及び水素の同時生産を含めた、多数の反応を経る。これらの反応は、コイル内での供給材料滞留時間に対応する、非常に短い時間の間に起きる。滞留時間は、通常は約0.01から約10秒、場合によっては0.01から2秒、場合によっては0.01から1秒である。反応物は、200から500kPa、場合によっては250kPaから550kPaの圧力で、750℃から950℃、場合によっては800℃から900℃の温度まで加熱され得る。 In the cracking of a feed containing paraffins such as ethane or naphtha, or mixtures thereof, usually C2-4 paraffins, the feed is usually a series of pipes or pipes passing through several parts of the furnace with dilution steam It is fed into a cracker equipped with a tube. First, the feed passes through the tubes in the convection section of the furnace where the exhaust gases flowing from the radiant section downstream of the furnace heat the outer surface of the tubes. There, the feed is heated to a temperature at or near a level where decomposition may begin. The feed then flows into the tubes of the radiant section of the furnace, where the tubes are mainly radiation from the refractory wall of the furnace and the combustion gases generated by the burners usually mounted on the floor or walls of the radiant section It is heated by the radiation from. Some of the forced convection heating of the tubes is also provided by the combustion gases. The feed is heated to a temperature of about 800 ° C. to 950 ° C. in a furnace radiant section. At these temperatures, the feed undergoes a number of reactions, including free radical cracking (cracking), reformation of new unsaturated products, and coproduction of hydrogen. These reactions occur during a very short time corresponding to the feed residence time in the coil. The residence time is usually about 0.01 to about 10 seconds, sometimes 0.01 to 2 seconds, sometimes 0.01 to 1 second. The reaction may be heated to a temperature of 750 ° C. to 950 ° C., optionally 800 ° C. to 900 ° C., at a pressure of 200 to 500 kPa, optionally 250 kPa to 550 kPa.
炉のラジアント部の内部は、熱を吸収/放射する耐火物でライニングされ、通常はガスを燃料とするバーナーによって加熱される。 The interior of the radiant section of the furnace is lined with a heat absorbing / emitting refractory and is usually heated by a gas fueled burner.
分解されたガスは、炉のラジアント部を出ていき、次いで、反応が止まる温度まで生成物の流れを急速に冷却するクエンチャへのトランスファ・ライン・エクスチェンジャを通過する。その結果得られる生成物の流れは、次いでエチレン、プロピレンなどの種々の成分へと分離される。 The cracked gas exits the radiant section of the furnace and then passes through a transfer line exchanger to a quencher that rapidly cools the product stream to a temperature at which the reaction stops. The resulting product stream is then separated into various components such as ethylene, propylene and the like.
分解炉の効率改善は、プロセスコスト及び温室効果ガスの排出を減少させるので、分解炉の効率を改善する原動力が存在する。効率を改善する2つの主な手法が存在しており、1つ目は、炉のコイルへの熱伝達、すなわち炎、燃焼ガス及び耐火壁部からプロセス・コイルの外表面への熱伝達を改善することによるものであり、2つ目は、コイル内の熱伝達、すなわちコイルの内側壁部からコイルの内部を流れる供給材料への熱伝達を改善することによるものである。 Since improving the efficiency of the cracking furnace reduces process costs and emissions of greenhouse gases, a motive force exists to improve the efficiency of the cracking furnace. There are two main approaches to improving efficiency, the first is to improve the heat transfer to the coil of the furnace, ie the heat transfer from the flame, the combustion gases and the refractory wall to the outer surface of the process coil The second is by improving the heat transfer in the coil, i.e. the heat transfer from the inner wall of the coil to the feed material flowing inside the coil.
2つ目の手法を代表する方法の1つは、炉のコイルの内壁部に内側フィンを追加して、コイル内の供給材料の「渦巻き」、又は混合の強化を促進することである。これにより、供給材料の流れの乱流が増し、コイルの高温の内壁部の熱伝達表面も大きくなるので、コイル壁部から供給材料への対流的な熱伝達が改善する。 One of the methods representative of the second approach is to add inner fins to the inner wall of the coil of the furnace to promote "swirling" or mixing of the feed within the coil. This increases turbulence in the flow of feed material and also increases the heat transfer surface of the hot inner wall of the coil, thereby improving convective heat transfer from the coil wall to the feed material.
特許文献1は、このタイプの技術の一実例を提供する。 Patent Document 1 provides one example of this type of technology.
非特許文献1及び2は、らせん状フィン及び長手方向フィン(より厳密には隆起部又は突条)で内側にフィンを付けられたコイルでの、分解プロセスの理論的シミュレーションを提供する。シミュレーション結果は、内側にフィンを付けられたこうした管を通って高温の空気が流れる、ラボスケールの実験によって検証されている。論文は、内側のらせん状フィンを有する管は、内側の長手方向フィンを有する管よりもうまく機能し、「内側のらせん状フィンを有する管についての結果は、産業上の観測結果と非常にうまく整合する」と結論づける。しかし、これらの結論を裏付ける実験データは提供されていない。内側のリブ又はフィンを有しない裸の管の性能との比較もなされていない。著者は、内側フィンを有するこのようなコイルの潜在的な欠点の1つは、炭素堆積物がフィンに蓄積され、管の圧力損失が大きくなる可能性があることであると認めている。 Non-Patent Documents 1 and 2 provide theoretical simulations of the decomposition process with coils finned inward with helical fins and longitudinal fins (more precisely, ridges or ridges). The simulation results are verified by lab scale experiments where hot air flows through these internally finned tubes. The paper shows that tubes with inner spiral fins perform better than tubes with inner longitudinal fins, “the results for tubes with inner spiral fins are very good with industrial observations It is concluded that "it is consistent." However, experimental data to support these conclusions are not provided. No comparison is made with the performance of bare tubes without inner ribs or fins. The author recognizes that one of the potential drawbacks of such a coil with inner fins is that carbon deposits can build up on the fins and the pressure drop in the tube can be large.
特許文献2は、内側フィンと外側フィンとを有する熱交換器管を教示する。特許文献2には、外側フィンがその外表面に追加的な溝を有するべきであるという教示又は提案は存在していない。この特許出願は、本出願の主題からは離れたものを教示している。 U.S. Pat. No. 5,959,015 teaches a heat exchanger tube having inner and outer fins. There is no teaching or suggestion in U.S. Pat. No. 5,956,015 that the outer fins should have additional grooves in their outer surface. This patent application teaches away from the subject matter of the present application.
特許文献3は、コイルへの対流熱交換を増やすための、分解炉コイルの環状の外側フィンを教示する。この特許は、フィンが、フィンの主要な外表面にさらなる溝を有することを教示又は提案し損ねている。 U.S. Pat. No. 5,648,095 teaches an annular outer fin of a cracking furnace coil to increase convective heat exchange into the coil. This patent teaches or suggests that the fins have additional grooves in the main outer surface of the fins.
特許文献4は、スラリー反応(フィッシャー・トロプシュ合成)における、外側にフィンを付けられた熱交換器管を教示する。反応においては、触媒を含むヒドロカルビル希釈剤中のCO及び水素のスラリーが、流れている冷却水を収容する、熱交換器管の外表面を流れる。熱交換器管は、5未満のアスペクト比を有するリブを有する。この特許には、フィンがその主要な外表面にさらなる溝を有するという教示又は提案は存在していない。 U.S. Pat. No. 5,959,095 teaches an externally finned heat exchanger tube in a slurry reaction (Fisher-Tropsch synthesis). In the reaction, a slurry of CO and hydrogen in a hydrocarbyl diluent containing catalyst flows over the outer surface of a heat exchanger tube containing the flowing cooling water. The heat exchanger tube has ribs with an aspect ratio of less than five. There is no teaching or suggestion in this patent that the fin has additional grooves in its major outer surface.
特許文献5は、分解炉のラジアント部の炉管の長手方向フィンを教示する。フィンは、それらの表面に溝を有しない。パラグラフ54は、フィンの、その基部での厚みを教示する。通常は、フィンは、その基部において、管の直径の6%〜25%、好ましくは炉管の直径の7.5%〜15%である厚みを有する。 Patent Document 5 teaches longitudinal fins of a furnace tube of a radiant part of a cracking furnace. The fins do not have grooves on their surface. Paragraph 54 teaches the thickness of the fin at its base. Usually, the fin has a thickness at its base which is 6% to 25% of the diameter of the tube, preferably 7.5% to 15% of the diameter of the furnace tube.
特許文献6は、分解炉のラジアント部に使用される、その表面に隆起部を有する炉管又はコイルを教示する。この特許は、炉のラジアント部に使用されるコイルの、表面に隆起部を有するフィンを教示又は提案していない。 Patent Document 6 teaches a furnace tube or coil having a raised portion on its surface, which is used in a radiant part of a cracking furnace. This patent does not teach or suggest fins with raised portions on the surface of the coils used in the radiant section of the furnace.
特許文献7は、少なくともその主要表面の一部に、機械的に又は成形されて凹みがつけられた環状のフィンを有する、熱交換器管を教示する。熱交換器は、ガス又は空気を冷却するために使用される(すなわち空調装置)。熱交換器は、主として、放射的な熱交換ではなく、対流的な熱交換に関連する。熱交換器は、分解炉の管とは比較できない。熱交換器管の壁部の厚み、又はフィンの厚みの、書かれた開示は存在しない。図からは、凹みはフィンの厚みの約2分の1から3分の1であるように見え、これは、本発明において要求される、フィンの厚みの4分の1である最大値よりも著しく大きい。 U.S. Pat. No. 5,959,015 teaches a heat exchanger tube having at least a portion of its major surface, mechanically or shaped and recessed annular fins. Heat exchangers are used to cool gas or air (i.e. air conditioners). Heat exchangers are primarily associated with convective heat exchange, not radiative heat exchange. The heat exchanger can not be compared with the tubes of the cracking furnace. There is no written disclosure of the wall thickness of the heat exchanger tubes, or the thickness of the fins. From the figure, it appears that the depression is about one-half to one-third of the thickness of the fin, which is more than the maximum required by the present invention, which is one-fourth of the thickness of the fin Remarkably large.
特許文献8は、溝が、深さをフィンの基部から外縁部へと減少させることを除いて比較可能である、対流熱交換器のフィンを教示する。この特許は、フィンが、その内縁部(基部)では約0.4から1mmである厚みを有し、その外縁部では0.15から0.4mmである厚みを有し得ることを教示する(第5段、25〜30行)。この特許は、溝が、0.4から1.5mmの間である深さ(厚み)を有し得ることも教示する。溝は、フィンの厚みの約半分である厚みを有するように見える。やはり、これらのフィンは対流的な加熱のためのものであり、分解炉におけるような放射的な加熱のためのものではない。 U.S. Pat. No. 5,959,015 teaches a convective heat exchanger fin where the grooves are comparable except that the depth decreases from the base of the fin to the outer edge. This patent teaches that the fin may have a thickness that is about 0.4 to 1 mm at its inner edge (base) and a thickness that is 0.15 to 0.4 mm at its outer edge ( 5th row, 25-30 lines). This patent also teaches that the grooves can have a depth (thickness) that is between 0.4 and 1.5 mm. The grooves appear to have a thickness that is about half that of the fins. Again, these fins are for convective heating and not for radiative heating as in a cracking furnace.
本発明は、炉管用の厚いか又は頑丈なフィンであって、少なくとも1つの主要表面に、前記フィンの少なくとも1つの主要表面の表面積の少なくとも10%を覆う規則的又は半規則的なパターンの、フィンの厚みの4分の1未満である深さを有する上方若しくは外方へ開いた溝、又はフィンの最大厚みの10%を超えない主寸法を有する基部と、フィンの最大厚みの15%を超えない高さとを有する隆起部、又はその両方からなる群から選択されるアレイを有する、フィンを提供しようと努める。 The present invention is a thick or sturdy fin for a furnace tube, wherein at least one major surface has a regular or semi-regular pattern covering at least 10% of the surface area of the at least one major surface of said fin An upwardly or outwardly open groove having a depth which is less than a quarter of the thickness of the fin, or a base having a main dimension not exceeding 10% of the maximum thickness of the fin and 15% of the maximum thickness of the fin It seeks to provide a fin having an array selected from the group consisting of ridges having height not exceeding, or both.
一実施例では、その外表面に1つ又は複数の厚いフィンを有する炉管であって、フィンは、前記炉管の半径の1/4から3/4であるその基部における厚みと、前記フィンの主軸に対して15°未満の上内方テーパを有する側部又は平行な側部とを有し、前記フィンは、少なくとも1つの主要表面において、表面積の少なくとも10%を覆う規則的若しくは半規則的なパターンの外方へ開いた溝であって、フィンの最大厚みの4分の1未満である深さを有する溝、及びフィンの最大厚みの10%を超えない基部と、フィンの最大厚みの15%を超えない高さとを有する隆起部、又は前記フィンの少なくとも1つの主要表面の表面積の少なくとも10%を覆う規則的又は半規則的なパターンのそれら両方からなる群から選択されるアレイを有する、炉管が提供される。 In one embodiment, a furnace tube having one or more thick fins on its outer surface, the fins having a thickness at the base that is 1/4 to 3/4 of the radius of the furnace tube, and the fins Side or parallel side having an upper and lower taper of less than 15 ° with respect to the main axis of the above, and the fins have a regular or semi-regular covering at least 10% of the surface area on at least one major surface Groove outwardly of the basic pattern and having a depth which is less than a quarter of the maximum thickness of the fin, and a base not exceeding 10% of the maximum thickness of the fin, and the maximum thickness of the fin An array selected from the group consisting of ridges having a height not exceeding 15% of, or both of a regular or semi-regular pattern covering at least 10% of the surface area of at least one major surface of said fins Have , The furnace tube is provided.
別の一実施例では、溝が、フィンの最大厚みの8分の1から10分の1の深さを有する、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided, wherein the groove has a depth of one eighth to one tenth of the maximum thickness of the fin.
別の一実施例では、溝のアレイが、フィンの少なくとも1つの主要表面の4分の1以上を覆う、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided in which the array of grooves covers one quarter or more of at least one major surface of the fin.
別の一実施例では、溝が、外方へ開いたV、先端が切られた外方へ開いたV、外方へ開いたU、及び外方へ開いた平行な面をなすチャネルの形態である、炉管が提供される。 In another embodiment, the groove is in the form of an outwardly open V, a truncated outwardly open V, an outwardly open U, and an outwardly open parallel-faced channel. A furnace tube is provided.
別の一実施例では、フィンが、円、楕円、又はN辺の多角形の形態の横方向プレートを形成する、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided in which the fins form a transverse plate in the form of a circle, an ellipse, or a polygon with N sides.
別の一実施例では、フィンの基部は、炉管の半径の3分の1から2分の1である厚みを有する。 In another embodiment, the base of the fin has a thickness that is one third to one half of the radius of the furnace tube.
別の一実施例では、フィンが、外方へ延在する放物線形、平行四辺形、又は「E」形状(平行な長手方向チャネルを有するモノリス)、又は先の丸い「V」の形態の断面を有する長手方向フィンである、炉管が提供される。 In another embodiment, the fins have a cross section in the form of an outwardly extending parabolic, parallelogram or "E" shape (monolith with parallel longitudinal channels), or a rounded "V" A furnace tube is provided, which is a longitudinal fin having.
別の一実施例では、溝のアレイが、フィンの少なくとも1つの主要表面の4分の1以上を覆う、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided in which the array of grooves covers one quarter or more of at least one major surface of the fin.
別の一実施例では、溝が、フィンの最大厚みの8分の1から10分の1の深さを有する、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided, wherein the groove has a depth of one eighth to one tenth of the maximum thickness of the fin.
別の一実施例では、溝が、外方へ開いたV、先端が切られた外方へ開いたV、外方へ開いたU、外方へ開いた平行な面をなすチャネルの形態である、炉管が提供される。 In another embodiment, the groove is in the form of an outwardly open V, a truncated outwardly open V, an outwardly open U, an outwardly open parallel-faced channel. There is a furnace tube provided.
別の一実施例では、炉管の外径の少なくとも2倍の間隔をあけられる水平のフィンを有する炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided having horizontal fins spaced at least twice the outside diameter of the furnace tube.
別の一実施例では、長手方向フィンを有する炉管であって、前記フィンの基部が、炉管の半径の3分の1から2分の1に及ぶ、炉管が提供される。 In another embodiment, there is provided a furnace tube having longitudinal fins, the base of said fins ranging from one third to one half of the radius of the furnace tube.
別の一実施例では、アレイが、
i)フィンの基部の3から15%である最大高さと、
ii)主寸法がフィンの厚みの0.1%〜10%である、フィンとの接触面又は基部と、
iii)比較的小さい体積をもつ比較的大きい外表面を有する幾何学的形状と
を有する隆起部を備える、炉管が提供される。
In another embodiment, the array is
i) maximum height, which is 3 to 15% of the base of the fin,
ii) contact surface or base with the fin, the main dimension being 0.1% to 10% of the thickness of the fin,
iii) A furnace tube is provided which comprises a raised portion having a relatively large outer surface with a relatively small volume and a geometric shape.
別の一実施例では、隆起部が、
四面体、
ジョンソンの正四角錐、
4つの二等辺三角形の側面を有する角錐、
二等辺三角形の側面を有する角錐、
球形の一部分、
楕円体の一部分、
涙滴形の一部分、及び
放物線形の一部分
からなる群から選択される形状を有する、炉管が提供される。
In another embodiment, the ridges are
tetrahedron,
Johnson's square pyramid,
Pyramid with sides of four isosceles triangles,
Pyramid with sides of isosceles triangle,
Part of a sphere,
A portion of an ellipsoid,
A furnace tube is provided having a shape selected from the group consisting of a teardrop-shaped portion and a parabolic portion.
別の一実施例では、炉管及びフィンが、同じ金属組成物を含む、炉管が提供される。 In another embodiment, a furnace tube is provided wherein the furnace tube and the fins comprise the same metal composition.
別の一実施例では、約55から65重量%のNiと、約20から10重量%のCrと、約20から10重量%のCoと、約5から9重量%のFeと、1つ又は複数の微量元素である残余分とを含む、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, about 55 to 65 wt% Ni, about 20 to 10 wt% Cr, about 20 to 10 wt% Co, about 5 to 9 wt% Fe, and one or more. A furnace tube and a fin are provided, including a plurality of trace element residues.
別の一実施例では、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素とをさらに含み、成分の合計が、100重量%になる、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, 0.2 to 3 wt% Mn, 0.3 to 2 wt% Si, less than 5 wt% titanium, niobium and all other trace metals, 0.75 A furnace tube and a fin are provided, further comprising carbon in an amount of less than% by weight, the sum of the components being 100% by weight.
別の一実施例では、40から65重量%のCoと、15から20重量%のCrと、20から13重量%のNiと、4重量%未満のFeと、1つ又は複数の微量元素及び20重量%までのWである残余分とを含み、成分の合計が、100重量%になる、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, 40 to 65 wt% Co, 15 to 20 wt% Cr, 20 to 13 wt% Ni, less than 4 wt% Fe, one or more trace elements and Furnace tubes and fins are provided which comprise up to 20% by weight of W and a total of 100% by weight of components.
別の一実施例では、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素とをさらに含む、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, 0.2 to 3 wt% Mn, 0.3 to 2 wt% Si, less than 5 wt% titanium, niobium and all other trace metals, 0.75 A furnace tube and a fin are provided, further comprising carbon in an amount of less than% by weight.
別の一実施例では、20から38重量%のクロムと、25から48重量%のNiとを含む、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, furnace tubes and fins are provided comprising 20 to 38 wt% chromium and 25 to 48 wt% Ni.
別の一実施例では、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素と、実質的に鉄である残余分とをさらに含む、炉管及びフィンが提供される。 In another embodiment, 0.2 to 3 wt% Mn, 0.3 to 2 wt% Si, less than 5 wt% titanium, niobium and all other trace metals, 0.75 Furnace tubes and fins are provided, further comprising carbon in an amount of less than weight percent and a balance that is substantially iron.
別の一実施例では、上記のような炉管を有するラジアント部を備える分解炉が提供される。 In another embodiment, there is provided a cracking furnace comprising a radiant section having a furnace tube as described above.
別の一実施例では、パラフィンを分解する方法であって、600℃から950℃の温度で、0.001から0.01秒の時間、上記のような分解炉のラジアント部に気体状態のパラフィンを通過させるステップと、その結果得られるオレフィンを、供給材料及び副産物から分離するステップとを含む、方法が提供される。 Another embodiment is a method of decomposing paraffins, said paraffins in gaseous state in a radiant part of a cracking furnace as described above at a temperature of 600 ° C. to 950 ° C. and for a time of 0.001 to 0.01 seconds. A process is provided which comprises the steps of passing C. and separating the resulting olefin from the feed and by-products.
本発明は、前述の実施例の任意且つすべての組合せも提供する。 The invention also provides any and all combinations of the foregoing embodiments.
数字の範囲
実施の実例(operating example)、又は別段の指示がある場合を除いて、本明細書及び特許請求の範囲において使用される、素材、反応条件などの量を指すすべての数字又は表現は、あらゆる場合において、「約」という用語によって修正されるものと理解されたい。したがって、逆のことが指示されていない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲において述べられる数値的パラメータは、本発明が得ようと望む特性に応じて変化し得る概算値である。少なくとも、また、特許請求の範囲に記載の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではないが、それぞれの数値的パラメータは、少なくとも、報告される有効数字の数に照らし、通常の端数処理技法を適用することによって解釈されるべきである。
Ranges of Numbers All figures or expressions referring to quantities such as materials, reaction conditions, etc. used in the specification and claims, except where indicated for operating examples or otherwise. It should be understood that, in all cases, it is corrected by the term "about". Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical parameters set forth in the following specification and attached claims are approximations that may vary depending upon the properties that the invention is desired to obtain. At least, and not intended to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should at least be a fraction of a normal number in light of the number of significant figures reported. It should be interpreted by applying processing techniques.
本発明の広い範囲を説明する数値的な範囲及びパラメータは概算値であるのにも関わらず、具体的な実例において述べられる数値的な値は、可能な限り厳密に報告されている。しかし、任意の数値的な値は、それらの各検査測定法において認められる標準偏差から必然的に生じる、ある一定の誤りを実質上含む。 Notwithstanding that the numerical ranges and parameters setting forth the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as precisely as possible. However, any numerical value will substantially contain certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements.
また、本明細書に挙げられている任意の数値的な範囲は、その中に含まれるすべての部分範囲を含むと意図されていることを理解されたい。たとえば、「1から10」という範囲は、挙げられている最小値である1と挙げられている最大値である10とを含んだ、それらの間のすべての部分範囲、つまり、1以上である最小値及び10以下である最大値を有する、すべての部分範囲を含むことを意図されている。開示されている数値的な範囲は連続的であるので、それらは、最小値と最大値の間のすべての値を含む。そうでないことが明確に示されていない限り、本出願において指定される種々の数値的な範囲は概算値である。 Also, it should be understood that any numerical range recited herein is intended to include all sub-ranges contained therein. For example, the range "1 to 10" is all subranges between them, ie 1 or more, including the minimum 1 listed and the maximum 10 listed. It is intended to include all subranges having a minimum value and a maximum value which is less than or equal to ten. As the numerical ranges disclosed are continuous, they include all values between the minimum and maximum values. Unless explicitly stated otherwise, the various numerical ranges specified in the present application are approximate values.
実際には、本明細書に示される組成に関するすべての範囲は、合計で100パーセント(体積パーセント又は重量パーセント)に制限され、それを超えない。ある組成物の中に複数の成分が存在し得る場合、当業者は容易に理解するように、実際に使用される成分の量は100パーセントである最大値に合致することになるという理解の下で、各成分の最大量の合計が100パーセントを超える場合がある。 In fact, all ranges for the compositions presented herein are limited to, and not exceeding, 100 percent (volume percent or weight percent) in total. If a plurality of components can be present in a composition, the amount of components actually used will meet the maximum value of 100 percent, as one skilled in the art would readily understand. The sum of the maximum amounts of each component may exceed 100 percent.
溝に言及するとき本明細書において使用される、外方へ、という用語は、溝が載っている、フィンの主要平面に対して外方である。 The term outward, as used herein when referring to a groove, is outward with respect to the main plane of the fin on which the groove rests.
本明細書において使用されるフィンの高さは、フィンが炉管の外表面から離れて延在する距離を指す。 The height of the fins used herein refers to the distance the fins extend away from the outer surface of the furnace tube.
本発明によれば、炉管は、高い信頼性、良好な応力抵抗を有する、かなり厚いフィンを有する。通常、フィンのその基部での厚みは、炉管の半径の約33%以上、通常は約40%、望ましくは約45%以上、いくつかの実施例では管の半径の最大50%であることになる。フィンは、厚いか又はずんぐりとしている。フィンは、約0.5から5、通常は1から3である、高さと最大幅の比を有する。フィンの側部(縁部)は、平行でもよく、フィンの外縁部に向かって内側にわずかにテーパ付けされてもよい。テーパの角度は、フィンの中心線に対して内側に、ほんの約15°、通常は約10°か又はそれ未満であるべきである。フィンの縁部は、平坦でも、(各表面から30°〜45°の角度で)とがっていてもよく、鈍く丸められた前端部を有してもよい。フィンは、外方へ延在する放物線形、平行四辺形、又は鈍い「V」形状の形をとる断面形状を有してもよい。場合によっては、長手方向フィンに関して好ましくは、フィン断面は、「E」形状((平行な溝を有する)平行な長手方向延在部をもつモノリス)をしていてもよい。 According to the invention, the furnace tube has relatively thick fins with high reliability, good stress resistance. Typically, the thickness of the fin at its base is about 33% or more, usually about 40%, desirably about 45% or more of the radius of the furnace tube, and in some embodiments up to 50% of the tube radius become. The fins are thick or stubby. The fins have a height to maximum width ratio of about 0.5 to 5, usually 1 to 3. The sides (edges) of the fins may be parallel or may be slightly tapered inwardly towards the outer edge of the fins. The angle of taper should be only about 15 °, usually about 10 ° or less, inside with respect to the centerline of the fin. The edges of the fins may be flat or pointed (at an angle of 30 ° to 45 ° from each surface) and may have blunt rounded front ends. The fins may have a cross-sectional shape in the form of an outwardly extending parabolic, parallelogram, or blunt "V" shape. In some cases, preferably for the longitudinal fins, the fin cross section may have an "E" shape (a monolith with parallel longitudinal extensions (with parallel grooves)).
一実施例では、フィンの少なくとも1つの主要表面は、フィンの少なくとも1つの主要表面(たとえば水平のフィンにおいては上部若しくは底部、又は長手方向フィンにおいては側部)の表面積の少なくとも10%を覆う、規則的又は半規則的なパターンの外方へ開いた溝のアレイを有し、前記溝は、フィンの最大厚みの4分の1未満、いくつかの場合では8分の1から10分の1の深さを有する。アレイは、25%以上、場合によっては50%以上、好ましくは75%を超えて、最も好ましくはフィンの1つ又は複数の主要表面の表面積の85%を超えて100%までを覆ってもよい。アレイは、まっすぐ若しくは波状で、フィンの主軸に対して平行か若しくはある角度をなす平行な線、交差した線、波状の線、正方形、又は長方形の形をとってもよい。溝は、外方へ開いたV、先端が切られた外方へ開いたV、外方へ開いたU、及び外方へ開いた平行な面をなすチャネルの形をとってもよい。 In one embodiment, the at least one major surface of the fin covers at least 10% of the surface area of the at least one major surface of the fin (e.g. the top or bottom in a horizontal fin or the side in a longitudinal fin) It has an array of outwardly open grooves in a regular or semi-regular pattern, said grooves being less than a quarter, and in some cases one eighth to one tenth, of the maximum thickness of the fin Have a depth of The array may cover 25% or more, sometimes 50% or more, preferably more than 75%, most preferably more than 85% and up to 100% of the surface area of one or more major surfaces of the fin . The array may be straight or wavy, parallel lines parallel or at an angle to the main axis of the fins, intersecting lines, wavy lines, squares or rectangles. The groove may take the form of an outwardly open V, a truncated outwardly open V, an outwardly open U, and an outwardly open parallel surfaced channel.
フィンは、炉管の主軸に対して横方向でも平行(たとえば長手方向)でもよい。横方向フィンは、炉管の主軸に対して垂直から約0°から25°それた角度でもよい。しかし、管の主軸に対して垂直からそれた角度で横方向フィンを作ることは、より費用がかかり困難である。横方向フィンは、円、楕円、又はNが3以上の整数であるN辺の多角形から選択される形状を有してもよい。いくつかの実施例では、Nは4から12である。横方向フィンにおいて主要表面は、フィンの上部面及び底部面である。横方向フィンは、炉管の外径の少なくとも2倍、いくつかの場合では3から5倍の間隔をあけられるべきである。 The fins may be transverse or parallel (e.g. longitudinal) to the main axis of the furnace tube. The transverse fins may be at an angle of about 0 ° to 25 ° off perpendicular to the main axis of the furnace tube. However, it is more expensive and difficult to make the lateral fins at an angle deviated from perpendicular to the main axis of the tube. The lateral fins may have a shape selected from a circle, an ellipse, or an N-sided polygon where N is an integer greater than or equal to three. In some embodiments, N is 4-12. The major surfaces of the lateral fins are the top and bottom surfaces of the fins. The transverse fins should be spaced at least twice, and in some cases three to five times, the outside diameter of the furnace tube.
長手方向フィンは、平行四辺形、楕円又は円の一部分の形状を有してもよく、ラジアント部での炉管の長さ(パスと呼ばれることがある)の約50%からラジアント部での炉管の長さの100%まで、及びその間のあらゆる範囲の長さを有してもよい。 The longitudinal fins may have the shape of a parallelogram, an ellipse or a portion of a circle, and about 50% of the length of the furnace tube at the radiant section (sometimes called a path) to the furnace at the radiant section It may have up to 100% of the length of the tube, and any range of length therebetween.
長手方向フィンの基部は、炉管の半径の4分の1以上、いくつかの場合では1/4から3/4、通常は約1/3から3/4、又はいくつかの場合では1/3から5/8、他の場合では炉管の半径の1/3から1/2でもよい。フィンは、厚いか又はずんぐりとしている。フィンは、約0.5から5、通常は1から3である、高さと最大幅の比を有する。フィンの側部(縁部)は、平行でもよく、フィンの先端に向かって内側にわずかにテーパ付けされてもよい。テーパの角度は、フィンの中心線に対して内側にほんの約15°、通常は約10°か又はそれ未満であるべきである。フィンの先端又は前縁部は、平坦でもよく、(フィンの上部表面及び底部表面から30°から45°の角度で)テーパ付けされてもよく、鈍く丸められた前端部を有してもよい。長手方向フィンの前縁部は、通常は炉管の中心軸に対して平行であることになる。フィンが炉管の長さの100%未満を延在する場合、フィンの前縁部は、大半の部分においては炉管の中心軸に対して平行であり、次いで約60°から30°の間、通常は45°の角度で、炉管壁部へと曲がることになる。場合によっては、フィンは、管の表面に対して垂直な平坦な表面で終了してもよい。 The base of the longitudinal fins is at least a quarter of the radius of the furnace tube, in some cases 1/4 to 3/4, usually about 1/3 to 3/4, or in some cases 1/0. It may be 3 to 5/8, in other cases 1/3 to 1/2 of the radius of the furnace tube. The fins are thick or stubby. The fins have a height to maximum width ratio of about 0.5 to 5, usually 1 to 3. The sides (edges) of the fins may be parallel or may be slightly tapered inwardly towards the tips of the fins. The angle of taper should be only about 15 ° inside, usually about 10 ° or less, relative to the centerline of the fin. The tip or front edge of the fin may be flat, may be tapered (at an angle of 30 ° to 45 ° from the top and bottom surfaces of the fin), and may have a blunt rounded front end . The leading edge of the longitudinal fins will usually be parallel to the central axis of the furnace tube. If the fins extend less than 100% of the length of the furnace tube, the leading edge of the fins is for the most part parallel to the central axis of the furnace tube and then between about 60 ° and 30 ° , Usually at an angle of 45 °, to the furnace tube wall. In some cases, the fins may end with a flat surface perpendicular to the surface of the tube.
溝を付けられたフィンを有する炉管又はパスが、図1に従って述べられることになる。炉管1は、中央チャネル2と、環状の壁部3とを備える。この実施例でのフィン4及びフィン5はまっすぐな面をなしており、先端6及び先端7へと内側に曲がる、又はテーパしていない。フィンは、一連の平行な溝チャネル10をその表面に載せている。 A furnace tube or path with fluted fins will be described according to FIG. The furnace tube 1 comprises a central channel 2 and an annular wall 3. Fins 4 and 5 in this embodiment are straight and do not curve or taper inwardly to tip 6 and tip 7. The fins carry a series of parallel grooved channels 10 on their surface.
本発明の別の一実施例では、フィンは、隆起部のアレイを備えてもよい。 In another embodiment of the invention, the fins may comprise an array of ridges.
図2は、1つ又は複数の隆起部でその表面21を覆われている、本発明のフィン20を示す。隆起部は、正四角錐23、正円錐(equilateral cone)24、又は半球25の形状でもよい。 FIG. 2 shows a fin 20 of the present invention whose surface 21 is covered by one or more ridges. The ridges may be in the form of a square pyramid 23, an equilateral cone 24 or a hemisphere 25.
隆起部は、フィンを鋳造若しくは機械加工することによって、又はフィンの表面21がテクスチャの付いた表面を有するようにナール・ロールを使用することによって付けられ得る。 The ridges can be applied by casting or machining the fins or by using a knurled roll so that the surface 21 of the fins has a textured surface.
隆起部のアレイは、フィンの外表面の10%から100%(及びその間のあらゆる範囲)を覆ってもよい。本発明のいくつかの実施例では、隆起部は、フィン・ラジアント・コイルの外表面の40から100%、通常は50%から100%、一般に70%から100%を覆い得る。隆起部がフィンの表面全体を覆わない場合、隆起部は、フィンの底部に位置付けられても、中間部に位置付けられても、上部に位置付けられてもよい。 The array of ridges may cover 10% to 100% (and any range in between) of the outer surface of the fin. In some embodiments of the present invention, the ridges may cover 40 to 100%, usually 50% to 100%, generally 70% to 100% of the outer surface of the fin / radiant coil. If the ridge does not cover the entire surface of the fin, the ridge may be located at the bottom, middle or top of the fin.
隆起部の基部は、外側コイル表面に接触した状態である。隆起部の基部の面積は、フィンの最大厚みの0.1%〜10%以下である。好ましくは、隆起部は、たとえば四面体、角錐、立方体、円錐、球形の一部分(たとえば半球又は半球未満)、楕円体の一部分、変形された楕円体の一部分(たとえば涙滴形)などの、比較的小さい体積をもつ比較的大きい外表面を有する幾何学的形状を有する。隆起部のいくつかの有用な形状には、
四面体(三角形の底面、及び正三角形である3つの面を有する角錐)、
ジョンソンの正四角錐(正方形の底面、及び正三角形である側面を有する角錐)、
4つの二等辺三角形の側面を有する角錐、
二等辺三角形の側面を有する角錐(たとえば角錐が4つの面を有する角錐である場合、底面は正方形でなくてもよく、長方形でも平行四辺形でもよい)、
球形の一部分(たとえば半球又は半球未満)、
楕円体の一部分(たとえば、ある楕円がその長軸又は短軸で回転されるときに形成される形状又は体積の一部分)、
涙滴形の一部分(たとえば、不均一に変形された楕円体が変形の軸に沿って回転されるときに形成される形状又は体積の一部分)、及び
たとえば様々なタイプの三角翼などの、放物線形の一部分(たとえば、放物線形がその主軸の周りで回転されたときに形成される形状又は体積の一部分(変形された半球形(又はそれに満たない球形)))が含まれる。
The base of the ridge is in contact with the outer coil surface. The area of the base of the ridge is less than 0.1% to 10% of the maximum thickness of the fin. Preferably, the ridges are compared, for example tetrahedrons, pyramids, cubes, cones, parts of spheres (e.g. hemispheres or less), parts of ellipsoids, parts of deformed ellipsoids (e.g. teardrops) etc. Having a geometrical shape with a relatively large outer surface with a small volume. Some useful shapes of ridges are:
A tetrahedron (the base of a triangle and a pyramid with three faces that are equilateral triangles),
Johnson's square pyramid (a pyramid with a square base and sides that are equilateral triangles),
Pyramid with sides of four isosceles triangles,
A pyramid with sides of an isosceles triangle (eg if the pyramid is a pyramid with 4 faces, the base may not be square, it may be rectangular or parallelogram),
A portion of a sphere (eg hemisphere or less than hemisphere),
A portion of an ellipsoid (eg, a portion of a shape or volume formed when an ellipse is rotated about its major or minor axis),
A portion of the teardrop shape (e.g. a portion of the shape or volume formed when the non-uniformly deformed ellipsoid is rotated along the axis of deformation), and a parabola, for example various types of triangular wings Included is a portion of the shape (e.g., a portion of the shape or volume that is formed when the paraboloid is rotated about its major axis (a deformed hemispherical (or less than that spherical)).
隆起部の形状の選択は、主としてフィンの製造のしやすさに基づく。フィン表面に隆起部を形成する方法の1つは、鋳型壁部に隆起部の形状を有する鋳型での鋳造によるものである。これは、比較的単純な形状において効果的である。また、隆起部は、ナーリング装置、たとえばナール・ロールを使用することによってなど、鋳造されたフィンの外表面を機械加工することによって生産されてもよい。 The choice of the shape of the ridges is mainly based on the ease of manufacture of the fins. One of the methods of forming ridges on the fin surface is by casting in a mold having the shape of ridges on the mold wall. This is effective in a relatively simple form. Also, the ridges may be produced by machining the outer surface of the cast fin, such as by using a knurling device, for example a knurled roll.
前述の隆起部は、閉じた立体である。 The aforementioned raised portion is a closed solid.
隆起部は、フィンの表面から上方に、フィンの最大厚みの3%から15%及びその間のあらゆる範囲、好ましくはフィンの最大厚みの3%から10%である、高さ(Lz)を有し得る。 The ridges have a height (L z ) above the surface of the fin, 3% to 15% of the maximum thickness of the fin and any range therebetween, preferably 3% to 10% of the maximum thickness of the fin It can.
いくつかの実施例では、隆起部の密集度は均一であり、実質上フィンの外表面を覆う。しかし、密集度は、コイル・パスの場所での放射熱流束に基づいて選択されてもよい(たとえばいくつかの場所は、他の場所(隅部)より大きい熱流束を有する場合がある)。 In some embodiments, the density of the ridges is uniform and substantially covers the outer surface of the fin. However, the density may be selected based on the radiant heat flux at the location of the coil path (eg, some locations may have a higher heat flux than others (corners)).
隆起部の設計では、隆起部が、放射し得るより多くの放射エネルギーを吸収するように、注意が払われなければならない。このことは、同じ運転条件において、隆起部の基部からフィン表面への熱の伝達は、裸の滑らかなフィンの同等の表面に伝達される熱を超えなければならないと言い直すことができる。隆起部の密集度が過剰になり、それらの外形が適切に選択されていない場合、隆起部は、過剰な伝導抵抗の熱的効果により、熱伝達を減らし始める場合があり、これは本発明の目的を無視するものである。適切に設計及び製造された隆起部は、流れている周囲の燃焼ガス、炎、及び炉耐火物からフィンへと伝達され、続いてコイルへと伝達される、正味の放射熱及び対流熱を増加させることになる。放射的熱伝達に対する隆起部のプラスの影響は、燃焼ガスとフィンとの間の接触面積が大きくなるので、増加したフィンの外表面を通してより多くの熱が吸収され得るということだけではなく、フィンの表面がもはや滑らかではないので、放射するフィン表面を介した相対的熱損失が小さくなるということも理由としている。したがって、隆起部がその周りにエネルギーを放射するとき、このエネルギーの一部は、他の隆起部へと送達され、他の隆起部によって取り込まれ、したがってそれは再びフィン表面へと向けられる。流れている燃焼ガスと接触した状態のフィン外表面が大きくなることにより、且つフィン表面に沿った乱流が増加し、それによってフィン表面と互いに隣り合う気体境界層の厚みが小さくなることにより、隆起部は、フィンへの対流的な熱伝達も増加させることになる。 In the design of the ridges, care must be taken that the ridges absorb more radiant energy than can be emitted. This can be restated that, under the same operating conditions, the transfer of heat from the base of the ridge to the surface of the fin must exceed the heat transferred to the equivalent surface of the bare smooth fin. The bumps may start to reduce heat transfer due to the thermal effect of the excess conduction resistance, if the bumps are overcrowded and their contours are not properly selected, which is according to the invention It ignores the purpose. Properly designed and manufactured ridges increase the net radiant and convective heat transferred from the flowing ambient combustion gases, flames, and furnace refractories to the fins and subsequently to the coils. It will The positive effect of the ridges on radiative heat transfer is not only that more heat can be absorbed through the outer surface of the increased fins, as the contact area between the combustion gas and the fins is increased, as well as the fins It is also due to the fact that the relative heat loss through the radiating fin surface is reduced, since the surface of the is no longer smooth. Thus, when the ridge radiates energy around it, part of this energy is delivered to the other ridge and taken up by the other ridge, so that it is directed again to the fin surface. The increase in the fin outer surface in contact with the flowing combustion gas and the increase in turbulence along the fin surface, thereby reducing the thickness of the gas boundary layer adjacent to the fin surface, The ridges will also increase convective heat transfer to the fins.
図3は、隆起部が、mm単位の主寸法「a」(角錐の辺の長さ、又は円錐若しくは半球については直径)を有する正角錐(equilateral pyramid)26、正四角錐23、正円錐24、及び半球25であるときの、フィン20の表面21の面積のパーセント増加のグラフである。 Figure 3 shows an equilateral pyramid 26, a square pyramid 23, a regular cone 24, the ridges having a major dimension "a" (length of a side of the pyramid or diameter for a cone or hemisphere) in mm. And the hemisphere 25 as a percentage increase in the area of the surface 21 of the fin 20.
隆起部のサイズは、注意深く選択されなければならない。一般に、サイズが小さくなると、隆起部の表面と体積の比は大きくなるが、このようなテクスチャを鋳造又は機械加工することはより困難になる可能性がある。さらに、過度に小さい隆起部の場合、フィン表面に様々な不純物が沈殿することにより、それらの存在の便益が、時間と共に徐々に減少する可能性がある。しかし、隆起部は、理想的対称である必要はない。たとえば、楕円形の底面は、涙滴形の形状に変形されてもよく、そのように形作られた場合、コイルが炉に位置決めされるとき、好ましくは、「尾部」は、煙道ガス流の全体的な方向に沿って、下方を向いてもよい。 The size of the ridges must be carefully selected. Generally, the smaller the size, the higher the surface to volume ratio of the ridges, but it can be more difficult to cast or machine such textures. Furthermore, in the case of excessively small ridges, the precipitation of the various impurities on the fin surface can reduce the benefits of their presence gradually over time. However, the ridges need not be ideally symmetrical. For example, the bottom of the oval may be deformed into a teardrop shaped shape, so shaped that when the coil is positioned in the furnace, preferably the “tail” is of the flue gas flow It may point downward along the general direction.
溝又は隆起部を有するフィンの別の重要な利点は、フィンの接触面は増加しているが、その重量は減少する可能性があることである。 Another important advantage of fins with grooves or ridges is that the contact surface of the fins is increased, but their weight can be reduced.
フィン及び炉管は、同じ材料を含んでもよい。いくつかの実施例では、フィンは、炉管の一部として鋳造されるのが最も簡単である。他の実施例では、フィンは、別々に鋳造され、定位置に溶接されてもよい。 The fins and furnace tube may comprise the same material. In some embodiments, the fins are easiest to cast as part of the furnace tube. In other embodiments, the fins may be separately cast and welded in place.
管及びフィンは、約55から65重量%のNiと、約20から10重量%のCrと、約20から10重量%のCoと、約5から9重量%のFeと、1つ又は複数の微量元素である残余分とを含んでもよい。管及びフィンが作られる合金は、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素とをさらに含み、成分の合計は100重量%になってもよい。 The tubes and fins may comprise about 55 to 65 wt% Ni, about 20 to 10 wt% Cr, about 20 to 10 wt% Co, about 5 to 9 wt% Fe, and one or more It may contain a residual component which is a trace element. The alloy from which the tubes and fins are made is 0.2 to 3 wt% Mn, 0.3 to 2 wt% Si, less than 5 wt% titanium, niobium and all other trace metals. It may further comprise carbon in an amount of less than .75 wt%, and the total of the components may be 100 wt%.
炉管及びフィンは、40から65重量%のCoと、15から20重量%のCrと、20から13重量%のNiと、4重量%未満のFeと、1つ又は複数の微量元素及び20重量%までのWである残余分とを含み、成分の合計は100重量%になってもよい。炉管及びフィンが作られる合金は、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素とをさらに含み、成分の合計は100重量%になってもよい。 Furnace tubes and fins may comprise 40 to 65 wt% Co, 15 to 20 wt% Cr, 20 to 13 wt% Ni, less than 4 wt% Fe, one or more trace elements and 20 The sum of the components may be up to 100% by weight, including the balance being W up to weight%. The alloy from which the furnace tubes and fins are made consists of 0.2 to 3 wt% Mn, 0.3 to 2 wt% Si, less than 5 wt% titanium, niobium and all other trace metals It further comprises carbon in an amount of less than 0.75% by weight, and the total of the components may be 100% by weight.
炉管及びフィンは、20から38重量%のクロムと、25から48重量%のNiとを含んでもよい。炉管及びフィンが作られ得る合金は、0.2から3重量%までのMnと、0.3から2重量%のSiと、5重量%未満のチタン、ニオブ及びすべての他の微量金属と、0.75重量%未満の量の炭素と、実質的に鉄である残余分とをさらに含み、成分の合計は100重量%になってもよい。 The furnace tubes and fins may comprise 20 to 38% by weight chromium and 25 to 48% by weight Ni. The alloys from which furnace tubes and fins can be made are: 0.2 to 3% by weight Mn, 0.3 to 2% by weight Si, less than 5% by weight titanium, niobium and all other trace metals The method may further comprise carbon in an amount of less than 0.75% by weight and the balance substantially iron, the total of the components being 100% by weight.
溝又は隆起部は、鋳造されたフィンの表面に機械加工されてもよい。いくつかの実施例では、(鋼の再結晶温度を下回る温度で)フィンを冷間圧延して、いかなる材料も取り去ることなしに溝/隆起部を生み出すことが好ましい。これは、フィンが実質的に平坦である場合、特に有用である可能性がある。 The grooves or ridges may be machined into the surface of the cast fin. In some embodiments, it is preferable to cold roll the fin (at a temperature below the steel recrystallization temperature) to create a groove / ridge without removing any material. This may be particularly useful if the fins are substantially flat.
溝又は隆起部は、長手方向又は横方向の平行な線、斜めの線、クロスハッチ・パターン、正方形、長方形、円、楕円などの幾何学的パターンでもよい。パターンは、規則的でも半規則的でもよい。 The grooves or ridges may be geometric patterns such as longitudinal or lateral parallel lines, diagonal lines, crosshatch patterns, squares, rectangles, circles, ovals and the like. The pattern may be regular or semi-regular.
本発明は、改善された効率を有する、パラフィンをオレフィンに分解する炉管を提供する。 The present invention provides furnace tubes for cracking paraffins to olefins with improved efficiency.
Claims (21)
前記フィンは、前記炉管の半径の1/4から3/4であるその基部における厚みと、前記フィンの主軸に対して15°未満の上内方テーパを有する側部又は平行な側部とを有し、
前記フィンは、少なくとも1つの主要表面において、表面積の少なくとも10%を覆う規則的若しくは半規則的なパターンの外方へ開いた溝であって、前記フィンの最大厚みの4分の1未満である深さを有する溝、前記フィンの前記最大厚みの10%を超えない基部寸法と、前記フィンの前記最大厚みの15%を超えない高さとを有する隆起部、又は前記フィンの少なくとも1つの主要表面の表面積の少なくとも10%を覆う規則的又は半規則的なパターンのそれら両方からなる群から選択されるアレイを有する、炉管。 A furnace tube having one or more thick fins on its outer surface,
The fin has a thickness at its base which is 1/4 to 3/4 of the radius of the furnace tube, and a side or parallel side having an upper inward taper of less than 15 ° with respect to the main axis of the fin Have
The fins are outwardly open grooves of a regular or semi-regular pattern covering at least 10% of the surface area on at least one major surface, which is less than a quarter of the maximum thickness of the fins A groove having a depth, a ridge having a base dimension not exceeding 10% of the maximum thickness of the fin, and a height not exceeding 15% of the maximum thickness of the fin, or at least one major surface of the fin A furnace tube having an array selected from the group consisting of both in a regular or semi-regular pattern covering at least 10% of the surface area of the furnace.
i)前記フィンの前記基部の3から15%である最大高さと、
ii)主寸法が前記フィンの厚みの0.1%〜10%である、フィンとの接触面又は基部と、
iii)比較的小さい体積をもつ比較的大きい外表面を有する幾何学的形状と
を有する隆起部を備える、請求項3に記載の炉管。 The array is
i) a maximum height which is 3 to 15% of the base of the fin,
ii) a contact surface or a base with a fin whose main dimension is 0.1% to 10% of the thickness of the fin,
iii) The furnace tube according to claim 3, comprising a ridge having a geometry with a relatively large outer surface having a relatively small volume.
四面体、
ジョンソンの正四角錐、
4つの二等辺三角形の側面を有する角錐、
二等辺三角形の側面を有する角錐、
球形の一部分、
楕円体の一部分、
涙滴形の一部分、及び
放物線形の一部分
からなる群から選択される形状を有する、請求項7に記載の炉管。 The ridges are
tetrahedron,
Johnson's square pyramid,
Pyramid with sides of four isosceles triangles,
Pyramid with sides of isosceles triangle,
Part of a sphere,
A portion of an ellipsoid,
8. The furnace tube of claim 7, having a shape selected from the group consisting of a teardrop shaped portion and a parabolic shaped portion.
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