JPS5927609B2 - Rapid heating method for fluids - Google Patents

Rapid heating method for fluids

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JPS5927609B2
JPS5927609B2 JP56143185A JP14318581A JPS5927609B2 JP S5927609 B2 JPS5927609 B2 JP S5927609B2 JP 56143185 A JP56143185 A JP 56143185A JP 14318581 A JP14318581 A JP 14318581A JP S5927609 B2 JPS5927609 B2 JP S5927609B2
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radiant heating
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tubes
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JP56143185A
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Japanese (ja)
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JPS57122238A (en
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アラン・クロス
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CB&I Technology Inc
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Lummus Co
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Publication date
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Publication of JPS5927609B2 publication Critical patent/JPS5927609B2/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14Thermal 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
    • C10G9/18Apparatus
    • C10G9/20Tube furnaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼加熱器、より詳しくはプロセス流体を迅速
に加熱するための新規且つ改良された燃焼加熱器に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to combustion heaters, and more particularly to a new and improved combustion heater for rapidly heating process fluids.

更に本発明は、流。体を迅速に加熱するための新規且つ
改良された方法に関するものである。近年、例えば炭化
水素の熱分解、特にエチレンの製造のように、プロセス
流体を迅速に加熱するための多数の加熱器が開発されて
いる。
Furthermore, the present invention provides flow. A new and improved method for rapidly heating the body. In recent years, a number of heaters have been developed for rapidly heating process fluids, for example in the pyrolysis of hydrocarbons, particularly in the production of ethylene.

一般に、そのような加熱器は短い滞留時間で強烈に分解
させるように設計されており、そのような目的に対する
特に有効な加熱器は、1966年9月27日に特許され
た米国特許第3、274、978号に例示されている。
本発明は、プロセス流体を強烈に、且つ短い滞留時間で
加熱するための新規且つ改良された加熱器に係るもので
あり、これは炭化水素の加熱分解以外の目的にも用いら
れる。本発明の方法は、これまで一般に重大なコーキン
グ問題を起すと考えられていた流体をコーキングを生ず
ることなく短時間に高温に加熱する方法であり、例えば
酸化気体と、水蒸気、二酸化炭素またはそれらの混合物
を用いて、炭化水素をリホーミングして水素及び一酸化
炭素を含有する流体を作る際、一酸化炭素に富んだエタ
ン、プロパン、ナフサ等の炭化水素原料をリホーミング
する際、或いは鉄鉱石還元工程からの再生還元気体を鉱
石還元温度に迅速加熱する際等に有効に用いられる。即
ち本願発明の方法は、一酸化炭素含有気体を燃焼加熱器
の放射加熱区域中で加熱する方法において、(a)前記
気体を第一放射加熱区域中で、加熱滞留時間が0.20
秒以下であるような割合で648〜760℃(1200
〜14000F)の温度に加熱し、(b)熱気体を前記
燃焼加熱器中の第一放射加熱区域から第二放射加熱区域
中に送り、(c)該気体を第二放射加熱区域中で760
〜9720C(1400〜1700°F)の温度に加熱
し、該加熱を全滞留時間が0.4秒以下であるような割
合で行なうことからなる改良方法にある。
Generally, such heaters are designed for intense decomposition with short residence times, and a particularly effective heater for such purposes is that of U.S. Pat. No. 274,978.
The present invention relates to a new and improved heater for intense and short residence time heating of process fluids, which may be used for purposes other than thermal cracking of hydrocarbons. The method of the present invention is a method for heating fluids that have been generally thought to cause serious coking problems to high temperatures in a short period of time without causing coking. The mixture can be used to reform hydrocarbons to produce fluids containing hydrogen and carbon monoxide, to reform carbon monoxide-rich hydrocarbon feedstocks such as ethane, propane, naphtha, or iron ore. It is effectively used when rapidly heating the regenerated reducing gas from the reduction process to the ore reduction temperature. That is, the method of the present invention is a method of heating a carbon monoxide-containing gas in a radiant heating zone of a combustion heater, in which (a) the gas is heated in a first radiant heating zone for a heating residence time of 0.20.
648-760℃ (1200℃)
(b) directing hot gas from a first radiant heating zone in said combustion heater into a second radiant heating zone; (c) directing said gas in said second radiant heating zone to a temperature of
An improved process comprises heating to a temperature of -9720C (1400-1700F) and heating at a rate such that the total residence time is less than 0.4 seconds.

一酸化炭素及び水素を含有する還元気体は一般に、約4
26〜約538℃(約800〜約1000゜F)、好ま
しくは約454〜483゜C(約850〜900′F)
の温度で加熱器の第一放射区域に導入され、加熱器の第
一放射区域中で約648〜約760℃(約1200〜1
40『F)の第一放射区域出口温度に迅速に加熱される
The reducing gas containing carbon monoxide and hydrogen is generally about 4
26 to about 538°C (about 800 to about 1000°F), preferably about 454 to 483°C (about 850 to 900'F)
is introduced into the first radiant zone of the heater at a temperature of about 648 to about 760C (about 1200 to 1
It is rapidly heated to a first radiant zone exit temperature of 40'F.

次いで、還元気体は加熱器の第二放射区域中で約760
〜約927加C(約1400〜約17000F)の第二
放射区域出口温度に更に加熱される。従つて、還元気体
は、約426〜約548れC(約800〜約1000約
F)の温度で加熱器の放射区域に導入され、約760〜
約927゜C(約1400〜約1700゜F)の温度で
加熱器から取り出される間の加熱器の入口温度から出口
温度に上げられる全温度の少なくとも50%、好ましく
は約60〜80%が第一区域中で、より高い加熱率で加
熱器の第一放射区域中で加熱される。加熱のための全滞
留時間は一般にl秒以下であり、第一放射区域中での滞
留時間は全滞留時間の70%以下、好ましくは全滞留時
間の約30〜約60%である。
The reducing gas is then pumped into the second radiant zone of the heater at about 760
It is further heated to a second radiant zone exit temperature of about 1400 to about 17000F. Accordingly, reducing gas is introduced into the radiant area of the heater at a temperature of about 800 to about 1000 F, and at a temperature of about 760 to about 1000 F.
At least 50%, preferably about 60-80%, of the total temperature raised from the inlet temperature of the heater to the outlet temperature during removal from the heater at a temperature of about 927°C (about 1400° to about 1700°F) In one zone, a higher heating rate is heated in the first radiant zone of the heater. The total residence time for heating is generally less than 1 second, and the residence time in the first radiant zone is less than 70% of the total residence time, preferably from about 30 to about 60% of the total residence time.

一般に、全滞留時間は約0.02〜約0.40秒の範囲
であり、従つて第一放射区域中での滞留時間は一般に約
0.01〜約0.20秒の範囲となる本発明における水
素及び一酸化炭素を含有する還元気体を迅速に加熱して
、コーキングの問題を減少させるか、或いは本質的に取
り除くことは、第一放射加熱区域入口端での高い加熱率
を用いることによつて可能となる。本発明の方法は炭化
水素供給原料の熱分解、例えばエタン,プロパン,ナフ
サ,ガス油及び同様な原料の熱分解、特にエチレンの製
造に用いてもよく、その場合には、2つの放射区域を別
々に制御して第一区域中の原料を迅速に加熱し、次いで
第二区域中でゆつくりと加熱する。
Generally, the total residence time will be in the range of about 0.02 to about 0.40 seconds, so the residence time in the first radiation zone will generally be in the range of about 0.01 to about 0.20 seconds. Rapid heating of the reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide in the radiant heating zone reduces or essentially eliminates coking problems by using a high heating rate at the inlet end of the first radiant heating zone. Then it becomes possible. The process of the invention may also be used for the pyrolysis of hydrocarbon feedstocks, such as ethane, propane, naphtha, gas oil and similar feedstocks, in particular for the production of ethylene, in which case two radiant zones are used. Separately controlled heating of the ingredients in the first zone is rapid, followed by slow heating in the second zone.

かように、例えば、熱分解はl秒以下、好ましくは0.
2〜0.9秒の範囲の全滞留時間で行なわれ、流体は全
滞留時間の70%以下、好ましくは全滞留時間の50〜
65%が第一区域中にある間に行なわれる。炭化水素原
料は一般に、ほぼその初期分解温度、般には初期分解温
度より約56℃(約100′F)以上低くない温度に予
備加熱される。初期分解温度は各供給原料によつて変わ
るが、一般には、482〜677にC(900〜125
0にF)の範囲の温度である。予備加熱された原料は第
一放射加熱区域中に導入され、その中で好ましい分解温
度範囲の温度、一般には約732〜76『C(約135
0〜14000F)の温度に迅速に加熱される。次いで
原料は第二放射加熱区域中で約8150C(約150『
F)、一般には約815〜約885℃(約1500〜約
16258F)、好ましくは約815〜約855゜C(
約1500〜約1570゜F)の出口温度に更に加熱さ
れる。熱分解は一般に、水蒸気存在下で行なわれて炭化
水素の分圧を減少させ、水蒸気は炭化水素原料1kgに
対して0.3〜約1.0kgの範囲の量で用いられる。
加熱管に対する全入口圧力は一般に約3.15〜約1。
75k9/CTi・ゲージ(40〜約25PS1g)で
あり、入口圧力から出口圧カへの圧力降下は一般に約0
.7〜約2.1kg/Cd・ゲージ(約10〜約30p
sig)の範囲である。
Thus, for example, pyrolysis takes less than 1 second, preferably 0.
The total residence time is in the range of 2 to 0.9 seconds, with the fluid not exceeding 70% of the total residence time, preferably 50 to 50% of the total residence time.
65% is done while in the first zone. The hydrocarbon feedstock is generally preheated to about its initial decomposition temperature, generally no more than about 100'F below the initial decomposition temperature. Initial decomposition temperatures vary depending on each feedstock, but are generally between 482 and 677 C (900 and 125
Temperatures range from 0 to 0 F). The preheated feedstock is introduced into a first radiant heating zone where it is heated to a temperature in the preferred decomposition temperature range, generally about 732 to 76°C (about 135°C).
0-14000F). The feedstock is then heated to approximately 8150C (approximately 150°C) in a second radiant heating zone.
F), generally from about 1500 to about 16,258F, preferably from about 815 to about 855C (
further heated to an exit temperature of about 1500 to about 1570 degrees Fahrenheit. Thermal cracking is generally carried out in the presence of steam to reduce the partial pressure of the hydrocarbon, and the steam is used in an amount ranging from 0.3 to about 1.0 kg per kg of hydrocarbon feed.
The total inlet pressure for the heating tube is generally about 3.15 to about 1.
75k9/CTi gauge (40 to about 25PS1g) and the pressure drop from inlet pressure to outlet pressure is generally about 0.
.. 7 to about 2.1kg/Cd gauge (about 10 to about 30p
sig) range.

かように、本発明の方法では、熱分解される流体はその
初期分解温度のすぐ下の温度から好ましい分解温度範囲
内の温度に迅速に加熱されて、従つて全滞留時間は減少
される。
Thus, in the method of the present invention, the fluid to be pyrolyzed is rapidly heated from just below its initial decomposition temperature to a temperature within the preferred decomposition temperature range, thus reducing the overall residence time.

本発明の方法は又、酸化基体と水蒸気、二酸化炭素又は
それらの混合物の何れか、好ましくは水蒸気を用いて炭
化水素をリホーミングして水素及び一酸化炭素を含有す
る流出物を作るために、特に一酸化炭素に富んだ炭化水
素原料、例えばエタン,プロパン,ナフサ及び類似原料
のリホーミング中に作られたメタン、水素及び一酸化炭
素を含有する気体副生物の水蒸気リホーミングに用いら
れる。
The method of the invention also includes the steps of: reforming hydrocarbons using an oxidized substrate and either steam, carbon dioxide, or mixtures thereof, preferably steam, to produce an effluent containing hydrogen and carbon monoxide; It is particularly used in the steam reforming of gaseous by-products containing methane, hydrogen and carbon monoxide produced during the reforming of carbon monoxide-rich hydrocarbon feedstocks such as ethane, propane, naphtha and similar feedstocks.

一酸化炭素富有炭化水素供給気体及び水蒸気(この水蒸
気は0.1〜約25%の範囲の量で用いられる)は第一
放射加熱区域中で0.25秒以下の滞留時間、一般には
約0.01〜約0.15秒の滞留時間で約426〜約5
100C(約800〜約95『F)の入口温度から約7
04゜C(約1300゜P)以上の温度、好ましくは約
704〜約760℃(約1300〜約14000F)の
温度に加熱される。次いでリホーミング混合物は第二放
射区域中で約815〜約955グC(約1500〜約1
75『F)の出口温度に更に加熱され、全滞留時間は0
.50秒以下,一般には約0.10〜0.25秒である
。混合物の入口圧力は一般に約3。5〜約9.8k9/
?・ゲージ(約50〜約140psig)の範囲であり
、入口圧力から出口圧カへの圧力降下は一般に0.7〜
2.1k9/Cd(10〜30psig)である。
The carbon monoxide-rich hydrocarbon feed gas and steam (which steam is used in amounts ranging from 0.1 to about 25%) are present in the first radiant heating zone for a residence time of less than 0.25 seconds, generally about 0. About 426 to about 5 with a residence time of .01 to about 0.15 seconds
From an inlet temperature of 100C (about 800 to about 95'F) about 7
04°C (about 1300°P) or higher, preferably to a temperature of about 704°C to about 760°C (about 1300°F to about 14000°F). The reforming mixture is then applied at a temperature of about 815 to about 955 g C (about 1500 to about 1
Further heated to an exit temperature of 75'F) with a total residence time of 0
.. 50 seconds or less, generally about 0.10 to 0.25 seconds. The inlet pressure of the mixture is generally about 3.5 to about 9.8 k9/
? gauge (approximately 50 to approximately 140 psig) and the pressure drop from inlet pressure to outlet pressure is typically 0.7 to
2.1k9/Cd (10-30 psig).

第一区域中で原料を704dC(13000F)以上の
温度に迅速に加熱することによつてコークスの生成は非
常に減少する。第一放射加熱区域中での加熱は好ましく
は触媒なしで行なわれ、これに対し第二放射加熱区域中
での加熱はニツケルの如き適当なリホーミング触媒の存
在下で行なわれる。かように、本発明の方法で水蒸気リ
ホーミングされる原料はコーキングが生じ易い臨界的温
度範囲を迅速に通過して加熱されるため、コーキングが
減少せしめられる。本発明の種々の目的は、添附図面と
関連する以下の詳細な記載からより明白になるであろう
By rapidly heating the feedstock in the first zone to temperatures above 704 dC (13000 F), coke formation is greatly reduced. Heating in the first radiant heating zone is preferably carried out without a catalyst, whereas heating in the second radiant heating zone is carried out in the presence of a suitable reforming catalyst such as nickel. Thus, the raw material that is steam reformed in the method of the present invention is heated through the critical temperature range where coking is likely to occur, thereby reducing coking. Various objects of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の方法は、放射区域が互いに実質的に完全に分離
している2つの放射区域を含む加熱器を利用することに
よつて広く達成される。各放射区域は、両側で燃焼加熱
される単列の垂直プロセス管を有しており、加熱される
流体は連続して両放射加熱区域に通される。各放射区域
中の燃焼率は、各区域において、所望の流体プロセス条
件に最も適している加熱強度を提供するように別々に制
御される。放射加熱区域が互いに実質的に完全に分離さ
れている結果として、一方で用いる燃焼率は他方におけ
る燃焼率に対しては充分な効果をもたない。本発明を、
本発明の態様を説明する添附図面に関連させて、より詳
細に記載する。
The method of the present invention is broadly accomplished by utilizing a heater that includes two radiant zones, the radiant zones being substantially completely separated from each other. Each radiant zone has a single row of vertical process tubes that are combustion heated on both sides, and the fluid to be heated is passed successively through both radiant heating zones. The combustion rate in each radiant zone is controlled separately to provide a heating intensity in each zone that is most suitable for the desired fluid process conditions. As a result of the radiant heating zones being substantially completely separated from each other, the combustion rate used in one has no significant effect on the combustion rate in the other. The present invention,
The description will now be described in more detail in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate aspects of the invention.

しかしながら、本発明の範囲はそれによつて制限される
ものではないことを了解すべきである。第1図を参照す
るに、通常10として示されている構造用鋼骨組に支持
されており、橋脚上に置かれており、外壁11および1
2,内壁13および14,端壁15並びに床16および
17からなる垂直管型加熱器が示されている。
However, it should be understood that the scope of the invention is not limited thereby. Referring to FIG. 1, it is supported on a structural steel frame, generally indicated as 10, rests on piers, and has exterior walls 11 and 1.
2, a vertical tube heater consisting of inner walls 13 and 14, end walls 15 and floors 16 and 17 is shown.

外壁11および12は内壁13および14と実質的に平
行であり、外壁11および12の最高部分が、内壁13
および14の最高部分の上に延びている。通常18とし
て示されている複数の垂直列強烈放射型バーナーが外壁
11および12ならびに内壁13および14中に置かれ
ている。床16および17は、各々外壁11および12
と、内壁13および14の間に延びている。床16およ
び17は、通常19として示され、且つ好ましくは炎型
である床バーナーを持つている。外壁11、内壁13お
よび床16は端壁15と共に、通常20として示される
第一放射加熱帯を形成し、一方外壁12.内壁14およ
び床17は端壁15と共に、通常21として示される第
二放射加熱帯を形成する。
The outer walls 11 and 12 are substantially parallel to the inner walls 13 and 14 such that the highest portions of the outer walls 11 and 12 are parallel to the inner wall 13.
and extending over the highest portion of 14. A plurality of vertical rows of intense radiant burners, generally shown as 18, are located in the outer walls 11 and 12 and the inner walls 13 and 14. Floors 16 and 17 are connected to exterior walls 11 and 12, respectively.
and between the inner walls 13 and 14. Beds 16 and 17 have floor burners, generally designated 19, and preferably of the flame type. The outer wall 11, the inner wall 13 and the floor 16 together with the end wall 15 form a first radiant heating zone, generally designated 20, while the outer wall 12. Internal wall 14 and floor 17 together with end wall 15 form a second radiant heating zone, generally designated 21 .

端壁15は逆U字状なので.開口域22を形成しており
、内壁13および14中に置かれているバーナー18へ
の入口を可能にする。内部屋根25が、内壁13および
14上に水平に位置し置かれている。
The end wall 15 has an inverted U shape. It forms an open area 22, allowing entry to the burner 18 located in the inner walls 13 and 14. An internal roof 25 is placed horizontally over the internal walls 13 and 14.

外壁11および端壁15上に置かれている上部屋根26
は水平に位置し、外壁11から内方に延びている。一方
上部屋根27は同様に位置し、外壁12および端壁15
上に置かれている。上部壁28および29は上部屋根2
6および27から上方に延びており、これは端壁15の
上部延長部分と共に、通常30として示される対流帯を
形成する。水平通路33は、放射室20および21が対
流区域30と流体連結するように位置している。全ての
壁、床および屋根は適当な耐火材を持つている。対流区
域30は略図的に35として示されている複数の水平対
流管を有しており、その管は対流管と放射加熱区域20
および21の間では直視できないように対流区域中に位
置している。放射加熱帯20中には、内壁13および外
壁11と平行で、且つそれらから等距離にある面内に延
びている単列の垂直プロセス管31があり、各管31の
低部は放射室20の床16中に位置している入口多岐管
36と流体流連結するように連接されている。
Upper roof 26 placed on the outer wall 11 and end wall 15
is located horizontally and extends inward from the outer wall 11. Meanwhile, the upper roof 27 is similarly located, with the outer wall 12 and the end wall 15
placed on top. The upper walls 28 and 29 are the upper roof 2
6 and 27 which together with the upper extension of the end wall 15 form a convection zone, generally indicated as 30. Horizontal passageway 33 is positioned such that radiant chambers 20 and 21 are in fluid communication with convection area 30. All walls, floors and roofs have suitable fireproofing. The convection zone 30 has a plurality of horizontal convection tubes, schematically shown as 35, which include the convection tubes and the radiant heating zone 20.
and 21 are located in the convection area so that they cannot be seen directly. Within the radiant heating zone 20 is a single row of vertical process tubes 31 extending in a plane parallel to and equidistant from the inner and outer walls 13 and 11, the bottom of each tube 31 extending into the radiant chamber 20. The inlet manifold 36 is connected in fluid flow communication to an inlet manifold 36 located in the bed 16 of the inlet manifold 36 .

同様に、内壁14および外壁12と平行で、且つそれら
から等距離にある面内で延びている単列の垂直プロセス
管32があり、各管32の底は放射室21の床17中に
位置している出口多岐管37と流体流連結するように連
接されている。複数の平行な水平またぎ管38は水平通
路33中に位置していて、放射加熱区域20のプロセス
管31が放射加熱区域21のプロセス管32と流体流連
結するように相互連結しており、それでプロセスされる
流体は、放射区域20中の垂直プロセス管31を通る上
万への移動、水平通路33中のまたぎ管38を通る水平
移動および放射区域21中のプロセス管32を通る下方
への移動からなる流路を通る複数の別々の流れとして加
熱器中を通る。
Similarly, there is a single row of vertical process tubes 32 extending in a plane parallel to and equidistant from the inner and outer walls 14 and 12, with the bottom of each tube 32 located in the floor 17 of the radiation chamber 21. The outlet manifold 37 is connected in fluid flow communication to the outlet manifold 37 . A plurality of parallel horizontal spanner tubes 38 are located in the horizontal passageway 33 and interconnected such that the process tubes 31 of the radiant heating zone 20 are in fluid flow communication with the process tubes 32 of the radiant heating zone 21. The fluid to be processed moves upwardly through vertical process tubes 31 in radiant zone 20, horizontally through straddle tubes 38 in horizontal passages 33, and downwardly through process tubes 32 in radiant zone 21. through the heater as multiple separate streams through channels consisting of:

放射加熱区域20および21中の垂直管31および32
はハンガー39によつて骨組10から支持されており、
水平管38はスプリング支持具40上に置かれており、
このスプリング支持具は水平管38がたわむのを防止す
るが、高い操作温度においてそれの膨張を可能にする。
バーナー18は内壁13および14ならびに外壁11お
よび12の全奥行にわたつて複数の一定間隔を置かれた
垂直列として配置されているので、放射区域20および
21中の管列31および32は各列の全長に沿つて両側
から燃焼加熱され、各列の各管は実質的にその全垂直長
さにわたつて両側で燃焼加熱される。
Vertical tubes 31 and 32 in radiant heating zones 20 and 21
is supported from the frame 10 by a hanger 39,
The horizontal tube 38 rests on a spring support 40;
This spring support prevents horizontal tube 38 from sagging, but allows it to expand at high operating temperatures.
The burners 18 are arranged in a plurality of regularly spaced vertical rows over the entire depth of the inner walls 13 and 14 and the outer walls 11 and 12, so that the tube rows 31 and 32 in the radiating areas 20 and 21 are arranged in each row. is heated by combustion from both sides along its entire length, and each tube in each row is heated by combustion from both sides along substantially its entire vertical length.

バーナーの各垂直列には別別の多岐管41を通して燃料
が供給され、垂直列中の各バーナー18には弁43を持
ち、その列用の多岐管42を通して燃料が供給される。
この方法では、バーナー18の各列および各列中の各バ
ーナー18は燃焼率を制御するように各々に調節される
全態様の記載を簡略化するため、多岐管41を外壁12
中のバーナー18だけについて説明したが、内壁中のバ
ーナーにも同様に供給されることを了解すべきである。
本発明の他の態様を第2図に説明する。
Each vertical row of burners is supplied with fuel through a separate manifold 41, and each burner 18 in the vertical row has a valve 43 and is supplied with fuel through a manifold 42 for that row.
In this method, each row of burners 18 and each burner 18 in each row is individually adjusted to control the rate of combustion.To simplify the description of the overall manner, the manifold 41 is connected to the outer wall 12.
Although only internal burners 18 have been described, it should be understood that burners in the internal walls are similarly provided.
Another aspect of the invention is illustrated in FIG.

これは第1図の態様と同様であるので、図中等しい部分
はプライム符号5をつけた等しい数字で示す。第2図を
参照するに、通常10″として示されている構造用鋼骨
組上に支持されており、橋脚上に置かれており、且つ端
壁15″、外壁11′および127ならびに内壁13′
および14θ)らなる垂直管加熱器が示されており、外
壁11′および12tま内壁13′および14′の上お
よび下の両万に延びている。水平内部床102は端壁1
5″ならびに内壁13′および14′に連接しており、
内部床102と平行な水平に延びている外部床101は
端壁15′ならびに外壁11′および1γに連接してお
り、内部床102および外部床101は端壁15′と共
に実質的水平な低部通路103を限定しており、この通
路103は1対の放射加熱区域20″および2『に連接
している。
Since this is similar to the embodiment of FIG. 1, equal parts are indicated by equal numbers with a prime 5 in the figure. Referring to FIG. 2, it is supported on a structural steel frame, generally shown as 10'', rests on piers, and includes end walls 15'', outer walls 11' and 127, and inner wall 13'.
A vertical tube heater is shown extending both above and below the inner walls 13' and 14' to the outer walls 11' and 12t. The horizontal internal floor 102 is the end wall 1
5'' and connected to the inner walls 13' and 14',
A horizontally extending external floor 101 parallel to the internal floor 102 is connected to the end wall 15' and the external walls 11' and 1γ, such that the internal floor 102 and the external floor 101 together with the end wall 15' form a substantially horizontal lower part. It defines a passageway 103 which communicates with a pair of radiant heating zones 20'' and 2''.

放射加熱帯20″は低部床101、外壁11′、内壁1
3′および端壁15彎限定されており、放射加熱帯2『
は低部床101、外壁12″、内壁14′および端壁1
5′で限定されている。放射バーナー185の複数の垂
直列は内壁13″および14″ならびに外壁1「および
12′中に置かれている。水平な内部屋根25″は端壁
15′ならびに内壁13′および14′に連接しており
、l対の水平な外部屋根26′および2rは各々端壁1
5″に連接しており、各々が外壁11′および12″か
ら同一平面内で内方に延びており、内部屋根25′と実
質的に平行であり、外部屋根26″および27′0)内
側端は互いに一定の間隔が保たれており、内側の内部屋
根25′(7)上にある。
The radiant heating zone 20'' has a lower floor 101, an outer wall 11', and an inner wall 1.
3' and end wall 15 curves, radiant heating zone 2'
are the lower floor 101, the outer wall 12'', the inner wall 14' and the end wall 1.
5'. A plurality of vertical rows of radiant burners 185 are located in the inner walls 13'' and 14'' and the outer walls 1'' and 12'. A horizontal inner roof 25'' connects the end wall 15' and the inner walls 13' and 14'. and l pairs of horizontal external roofs 26' and 2r each extend from the end wall 1.
5", each extending inwardly in the same plane from the outer walls 11' and 12" and substantially parallel to the inner roof 25' and extending inwardly from the outer roofs 26" and 27'0) The ends are kept at a constant distance from each other and rest on the inner internal roof 25' (7).

1対の平行な側壁28′および29″は各々外部屋根2
6″および2r″の内側端から上方に垂直に延びており
、端壁15′の上方延長部分と連接して対流区域30′
を限定しておりこれは両放射区域20″および21″と
は完全に段違いとなつており、端壁15″、内部屋根2
5″ならびに外部屋根26′および2rによつて限定さ
れている水平通路33′により、放射区域20′および
212と炎管気体連結するように連接している。
A pair of parallel side walls 28' and 29'' each extend to the exterior roof 2.
6'' and 2r'', extending vertically upwardly from the inner ends of the convection area 30' and connecting with the upper extension of the end wall 15'.
, which is completely off-stage from both radiating areas 20'' and 21'', and has an end wall 15'', an internal roof 2
5'' and a horizontal passageway 33' defined by external roofs 26' and 2r in gas tube communication with the radiant areas 20' and 212.

対流区域30″には、略図的に355として示されてい
る複数の水平な対流管があり、その管は放射加熱区域2
0′および2『から直視できない所に位置している。端
壁15牡加熱器の全輪郭に対応しているので、内壁13
2および14″、低部屋根25″および上部床102の
間に開口区域22″を提供しており、バーナー18kの
入口を可能にしている。床および屋根は公知の適当な耐
火剤を持つている。放射加熱帯20″中には、内壁13
″および外壁11″と平行で且つそれらから等距離にあ
る平面内に延びている単列の垂直プロセス管31′があ
り、各管の上方部分は放射室20′0)屋根26′中に
位置する入口多岐管104と流体流連結するように連接
している。
The convection zone 30'' includes a plurality of horizontal convection tubes, schematically shown as 355, which tubes are connected to the radiant heating zone 2.
It is located where it cannot be seen directly from 0' and 2'. Since the end wall 15 corresponds to the entire contour of the heater, the inner wall 13
2 and 14", low root 25" and upper floor 102 to provide an open area 22" to allow entry of burner 18k. The floor and roof are constructed with suitable fireproofing materials known in the art. In the radiant heating zone 20'', the inner wall 13
There is a single row of vertical process tubes 31' extending in a plane parallel to and equidistant from the outer walls 11'' and 11'', with the upper portion of each tube located in the roof 26' of the radiant chamber 20'0). The inlet manifold 104 is in fluid flow communication with the inlet manifold 104 .

同様に、内壁14″および外壁12′と平行で、且つそ
れらから等距離にある平面内に延びている単列の垂直プ
ロセス管322があり、各管の頂部は放射室21′の屋
根27牛に位置する出口多岐管105と流体流連結する
ように連接している。複数の平行な水平またぎ管106
は水平なる通路103中に位置していて、放射加熱区域
20′0)プロセス管31′を放射加熱区域21′0プ
ロセス管32′と流体流連結するように相互に連接して
おり、それでプロセスされる流体は、放射区域20′中
の垂直プロセス管31″を通る下方への移動、水平通路
103中のまたぎ管106を通る水平移動および放射区
域21′中のプロセス管32′を通る上方への移動から
なる流路を通る複数の別々の流れとして加熱器中を通る
Similarly, there is a single row of vertical process tubes 322 extending in a plane parallel to and equidistant from the inner and outer walls 14'' and 12', with the top of each tube extending toward the roof 27 of the radiant chamber 21'. a plurality of parallel horizontal straddles 106 .
are located in the horizontal passageway 103 and interconnect to provide fluid flow connection of the radiant heating zone 20'0) process tube 31' with the radiant heating zone 21'0 process tube 32' so that the process The fluid is transported downwardly through vertical process tube 31'' in radiant zone 20', horizontally through straddle tube 106 in horizontal passageway 103, and upwardly through process tube 32' in radiant zone 21'. is passed through the heater as multiple separate streams through channels consisting of the movement of .

低部床101は支持体107を持つており、支持体10
7は水平またぎ管106の中間点で、且つその直ぐ下で
その奥行を超えて延びている。加熱器の操作中に生じる
高い操作温度において、またぎ管106は低部支持体1
07上で膨張するが、その支持体107は水平管106
が高い操作温度でたわむのを防止する。1個以上の支持
体を用いてもよいこと、あるいは支持体を水平管106
の中間点以外の点に位置させうることも明らかである。
The lower floor 101 has supports 107 and supports 10
7 is the midpoint of the horizontal straddle pipe 106 and extends beyond its depth just below. At the high operating temperatures encountered during operation of the heater, the straddle tube 106 is connected to the lower support 1.
07, but its support 107 is horizontal tube 106
to prevent it from deflecting at high operating temperatures. It is noted that more than one support may be used, or the support may be connected to the horizontal tube 106.
It is also clear that it may be located at a point other than the midpoint of .

バーナー18は内壁135および14′ならびに外壁1
1′および12′の全奥行にわたつて複数の一定間隔を
置かれた垂直装として配置されているので、放射区域2
0″および2「中の管列31″および3γはそれぞれ各
列の全長に沿つて両側から燃焼加熱され、各列の各管は
実質的にその全長にわたつて両側で燃焼加熱される。
The burner 18 is connected to the inner walls 135 and 14' and to the outer wall 1.
1' and 12' as a plurality of regularly spaced verticals, so that the radiating area 2
Tube rows 31'' and 3γ in 0'' and 2'', respectively, are combustion heated from both sides along the entire length of each row, with each tube in each row being combustion heated from both sides along substantially its entire length.

バーナー18″の各垂直列には別々の多岐管4「を通し
て燃料が供給され、垂直列中の各バーナー18′には、
弁43″を持ち、列用の多岐管に連接されている管42
′を通して燃料が供給される。この方法では、バ一十−
18b各列および各列中の各バーナー18″は燃焼率を
制御するため別々に調節される。本発明の記載および図
面を簡略化するために多岐管41゛を外壁1γ中のバー
ナー18′だけについて説明したが、内壁13″および
14″ならびに外壁11″中のバーナーにも同様に供給
されることを了解すべきである。上記した好ましい態様
の多数の修正および変更が、本発明の精神および範囲内
で可能であることは明らかである。例えば、上記した態
様の対流区域の管を、放射区域を通る流体以外の流体を
加熱するために用いることとして説明できる。対流管を
放射加熱区域を通る流体の予備加熱のために用いること
ができ、この場合に対流管の出口を適当なまたぎ管を用
いて放射加熱区域の入口多岐管に連接させるか、あるい
は入口多岐管を用いる代りに複数のまたぎ管を、対流管
が入口放射加熱区域中の幾つかの垂直プロセス管と直接
流体流連結するように配置してもよいことは明らかであ
る。他の態様として、対流区域を図面に特に示したよう
に、中央で段違いとする代りに加熱器の一端で段違いに
することもできる。同様に対流区域を、対流区域が放射
加熱区域と段違いになづておらず、且つ対流管が放射区
域から直視できる範囲外に維持されていないように配置
することもできるが、そのような配置では加熱器の能力
が制限されるので、そのような配置は好ましいものでは
ない。その他の態様として、各放射区域の単列中の幾つ
かのプロセス管を相互に連結させて1回通過(゜特に記
載したもの)を超える通過のために、そこを通る複数の
プロセス流の通路を作ることができる。例えば、2つの
隣接管を第一放射区域中で折返接手で相互連結すること
ができ、それによりプロセスされる流体を第二放射区域
中に導入するための水平またぎ管に送る前に、第一放射
区域を通る2回通過とする。第一放射区域と同様に、2
つの隣接管を折返接手で相互連結して、プロセスされる
流体を第二放射加熱区域を通る2回通過とすることもで
きる。かように、加熱器中でプロセスされる各流体流を
第一および第二放射加熱区域の各々を通る2回通過とす
ることができる。このような修正においては、入口およ
び出口多岐管は、このような流れの型を作るように再配
置される。同様に、各列中の2つを超える管を相互に連
結して、各放射加熱区域中で2回を超える通過とするこ
とができ、それで各放射区域中で行なわれる通過の数は
互いに等しくても、あるいは異なつていてもよいことを
了解すべきである。更にその他の態様として各放射加熱
区域の単列中に位置する管を異なつた直径のものとして
もよく、また加熱器を通る平行流の数を入口および出口
多岐管の間で減少させるように相互連結してもよい。
Each vertical row of burners 18'' is supplied with fuel through a separate manifold 4'', and each burner 18' in the vertical row is supplied with fuel through a separate manifold 4''.
A pipe 42 having a valve 43'' and connected to a manifold for the row.
Fuel is supplied through '. In this method, the bar
18b Each row and each burner 18" in each row is adjusted separately to control the combustion rate. To simplify the description and drawings of the invention, manifold 41" is used for only burner 18' in outer wall 1γ. Although described, it should be understood that the burners in the inner walls 13'' and 14'' and the outer wall 11'' are similarly supplied. Obviously, many modifications and variations of the preferred embodiments described above are possible within the spirit and scope of the invention. For example, the convection zone tube of the embodiment described above can be described as being used to heat a fluid other than the fluid passing through the radiant zone. Convection tubes may be used for preheating the fluid passing through the radiant heating zone, with the outlet of the convection tube being connected to the inlet manifold of the radiant heating zone using a suitable straddle tube, or the inlet manifold It is clear that instead of using tubes, a plurality of straddle tubes may be arranged such that the convection tube is in direct fluid flow connection with several vertical process tubes in the inlet radiant heating zone. Alternatively, the convection area can be staggered at one end of the heater instead of being staggered in the middle, as specifically shown in the figures. Similarly, the convection zone may be arranged such that the convection zone is not on a level with the radiant heating zone and the convection tubes are not maintained outside of direct line of sight from the radiant zone; Such an arrangement is not preferred since it limits the heater capacity. In other embodiments, several process tubes in a single row of each radiant zone may be interconnected to provide multiple process stream passages therethrough for more than one pass (as specifically noted). can be made. For example, two adjacent tubes can be interconnected with a fold joint in a first radiant zone, whereby the fluid to be processed can be interconnected in the first radiant zone before being routed to a horizontal straddle tube for introduction into the second radiant zone. Two passes through the radiation area shall be made. Similar to the first radiation area, 2
Two adjacent tubes may also be interconnected with a fold joint to provide two passes of the fluid being processed through the second radiant heating zone. In this way, each fluid stream processed in the heater may make two passes through each of the first and second radiant heating zones. In such modifications, the inlet and outlet manifolds are repositioned to create such a flow pattern. Similarly, more than two tubes in each row can be interconnected for more than two passes in each radiant heating zone, so that the number of passes made in each radiant zone is equal to each other. It should be understood that this may be the same or different. In still other embodiments, the tubes located in a single row of each radiant heating zone may be of different diameters and may be interconnected to reduce the number of parallel flows through the heater between the inlet and outlet manifolds. May be connected.

例えば、第一放射区域が24個の管からなる単列を持ち
、その内の16個の管が内径5.08?7で8個の管が
内径7.62?32であり、第二放射区域が6個の管か
らなる単列を持ち、そのうちの4個の管が内径10.1
60frL4で、2個の管が内径15.24cTn6″
である。プロセスされる流体を16個の平行流として、
内径5.080!N2″の管に導入して第一放射加熱区
域を通る第一通路とし、その管の各対を1個の内径7.
62crrL3Iの管に相互連結して第一放射加熱区域
を通る第二通路とする。内径7.62CTrL30管の
各対を1個の内径10.16cfrL4″o)水平また
ぎ管に相互連結し、各水平またぎ管を第二放射区域にあ
る1個の内径10.16c1rL4″の管に連接させ、
それを通して流体を第二放射区域を通る第一通路とする
。内径10.16cm4″の管の各対を1本の内径15
.24CTIL6″の管に連接させ、それを通して流体
を第二の放射区域を通つて出口へ送る第二の通路とする
。プロセス流体流は、入口部分として複数の直径の小さ
い管を用いることにより入口における迅速加熱、出口に
おけるより漸進的な加熱が容易になる。平行プロセス流
の数を減少させることなしに管の直径を入口から出口に
かけて小さくすることも、本発明の精神および範囲内に
意図される。上記および他の修正は、こ\に記載された
ことから当業者には明らかであろう。
For example, the first radial area has a single row of 24 tubes, 16 of which have an internal diameter of 5.08-7, 8 tubes have an internal diameter of 7.62-32, and the second radial The area has a single row of 6 tubes, 4 of which have an inner diameter of 10.1
60frL4, two tubes have an inner diameter of 15.24cTn6″
It is. The fluid to be processed is made into 16 parallel flows,
Inner diameter 5.080! N2" tubes for a first passage through the first radiant heating zone, each pair of tubes having an inner diameter of 7.
62crrL3I tube to provide a second passage through the first radiant heating zone. Each pair of 7.62 ID Tr L30 tubes is interconnected to one 10.16 cfr L4" ID horizontal straddle tube, and each horizontal straddle tube is connected to one 10.16 cfr L4" ID tube in the second radial area. let me,
A first path for fluid therethrough to a second radiant area. Each pair of tubes with an inner diameter of 10.16 cm 4" and one inner diameter 15"
.. 24CTIL6" tube to provide a second passageway through which fluid is conveyed through the second radial area and to the outlet. Process fluid flow is controlled at the inlet by using a plurality of small diameter tubes as the inlet section. Rapid heating, more gradual heating at the outlet is facilitated. It is also contemplated within the spirit and scope of the invention to reduce the diameter of the tube from inlet to outlet without reducing the number of parallel process streams. These and other modifications will be apparent to those skilled in the art from the description herein.

本発明の方法に用いる上記した加熱器は、全設計が2つ
離れた帯域中で異なつた加熱率で燃焼させうるものにお
いて特に有益である。
The above-described heater for use in the method of the invention is particularly advantageous where the overall design allows combustion at different heating rates in two separate zones.

かように、2つの放射加熱区域は互いに実質的に完全に
分離しており、即ち1つの放射区域中の実質的にその全
長にわたる垂直プロセス管は、他の放射区域から実質的
に直視できないところにあり、このようにして、二つの
放射加熱区域は実質上互いに完全に分離され、各放射加
熱区域は二つの異なつた加熱速さを与えるために、別々
に制御される。一般に、加熱器は各管の長さにわたつて
実質的に等しい管金属温度を提供するように操作され、
その結果の達成は管を管列に対して垂直な面内で両側で
燃焼加熱することによつて容易に行なわれ、一般に各垂
直列中のバーナーは、バーナーの各列の長さにわたつて
プロセス流体流の方向に燃焼率を減少させるように制御
される。一般にバーナーの各垂直プロセス管中に同一温
度を作るように同一の方法で燃焼させられ、それでプロ
セス流体の各流れは同一条件にされる。かように、流体
が初めに導入される放射加熱区域は、プロセスされる流
体の温度を最小の時間で特定の所望の温度に迅速にもつ
て行くように高い加熱速度で操作され、放射加熱区域の
出口は低い加熱速度で操作される。そのようにして管金
属の温度は一般に、より高温である放射加熱区域出口の
温度下で高くならないように制御される。かように、2
つの分離した放射加熱区域を提供し、且つプロセスされ
る流体を両区域中に通すことによつて、流体を初期加熱
するためにより高い加熱率を用いて流体の温度を特定の
温度範囲に迅速に上げ、次いで流体を所望のより高い出
口温度で一般にさほど重要でない臨界的温度範囲に更に
加熱するため、より低い加熱率を用いる。2つの分離し
た放射加熱区域がない場合には、単一の放射加熱区域内
に置かれる管の出口端部の最高加熱速度が、出口端部の
管材料の冶金学的限界となる。
As such, the two radiant heating zones are substantially completely separated from each other, i.e., the vertical process tube in one radiant zone along substantially its entire length is substantially out of direct view from the other radiant zone. In this way, the two radiant heating zones are substantially completely separated from each other, and each radiant heating zone is separately controlled to provide two different heating rates. Generally, the heater is operated to provide a substantially equal tube metal temperature over the length of each tube;
Achieving that result is facilitated by firing and heating the tubes on both sides in a plane perpendicular to the tube row, and the burners in each vertical row are generally separated over the length of each row of burners. Controlled to reduce the combustion rate in the direction of process fluid flow. Generally, each vertical process tube of the burner is fired in the same manner to create the same temperature, so each stream of process fluid is subjected to the same conditions. As such, the radiant heating zone into which the fluid is initially introduced is operated at a high heating rate to quickly bring the temperature of the fluid to be processed to a specific desired temperature in a minimum amount of time; The outlet is operated at a low heating rate. In that way, the temperature of the tube metal is generally controlled so that it does not rise below the higher temperature of the radiant heating zone outlet. Like that, 2
By providing two separate radiant heating zones and passing the fluid to be processed through both zones, a higher heating rate is used to initially heat the fluid to quickly bring the temperature of the fluid to a specific temperature range. and then use a lower heating rate to further heat the fluid to a generally less critical critical temperature range at the desired higher exit temperature. In the absence of two separate radiant heating zones, the maximum heating rate of the outlet end of the tube placed within a single radiant heating zone is the metallurgical limit of the outlet end tubing material.

かように2つの放射帯域の分離はプロセス流の入口端に
おいて、プロセス流を単一の放射加熱区域中に通すこと
によつて達成されるよりも高い燃焼速度が与えられる。
い\かえれば、各帯域中の各管中のプロセス流体は、垂
直管が各帯域中で両側から燃焼加熱されて、管の長さに
わたつて本質的に等しい温度を確立する結果として、知
られている有効な冶金学で認められる最高温度に管中で
加熱されてもよく、流体が2つの分離した放射区域を通
る結果として、流体はより短時間に所望のより高い温度
に加熱されてもよく、殊に、流体が1つの放射加熱区域
に通されるときよりも、より迅速な加熱が入口端で行な
われる。加熱器の対流区域は、上記したように、両放射
区域とは好ましくは完全に段違いであり、対流管は放射
室から直視できないところにある。この場合には、対流
区域の管を冷却すれば放射区域を温めるとは考えられな
いので、対流管は放射区域の操作における限定要素では
ない。本発明の方法は流体を入口温度から入口および出
口プロセス温度の中間温度に迅速に加熱するため、広範
囲の種々のプロセスに用いられる。
The separation of the two radiant zones thus provides a higher combustion rate at the inlet end of the process stream than would be achieved by passing the process stream through a single radiant heating zone.
In other words, the process fluid in each tube in each zone is heated by combustion from both sides in each zone, establishing an essentially equal temperature over the length of the tube. The fluid may be heated in the tube to the highest temperature allowed by valid metallurgy, and as a result of the fluid passing through two separate radiant zones, the fluid is heated to the desired higher temperature in a shorter time. In particular, more rapid heating occurs at the inlet end than when the fluid is passed through one radiant heating zone. The convection section of the heater, as mentioned above, is preferably completely flush with both radiant sections, and the convection tubes are not directly visible from the radiant chamber. In this case, the convection tubes are not a limiting factor in the operation of the radiant zone, since cooling the tubes in the convection zone is not expected to warm the radiant zone. The method of the present invention is used in a wide variety of processes because it rapidly heats a fluid from an inlet temperature to a temperature intermediate between the inlet and outlet process temperatures.

かように、例えば、高含量の一酸化炭素および水素を含
有する気体混合物、例えば、炭化水素の水蒸気リホーミ
ング法で得られたものは、鉄鉱石の還元の如き異質のプ
ロセスに用いる前に再加熱しなければならず、そのよう
な再加熱は、一酸化炭素を含有する結果として、一般に
重大なコーキングの問題を示す。鉄鉱石還元法において
、還元気体中の一酸化炭素は部分的に酸化されて二酸化
炭素となり、還元工程から取り出された還元気体は、そ
の二酸化炭素部分を除去することによつて再生される。
一般に、約40〜約80モル%、好ましくは約40〜約
60モル%の水素、約10〜約30モル%、好ましくは
約15〜約25モル%の一酸化炭素および約5モル以下
、好ましくは約1モル%以下の二酸化炭素を含有する再
生還元気体もまた再加熱して鉱石還元に循環させなけれ
ばならない。本発明に従えば、上記した加熱器を用いて
そのような還元気体、即ちリホーマ一からの流出物また
は鉄鉱石還元工程からの再生還元気体を鉱石還元温度に
迅速加熱する。本発明の態様は次の通りである。
Thus, for example, gaseous mixtures containing high contents of carbon monoxide and hydrogen, such as those obtained by steam reforming of hydrocarbons, may be recycled before being used in foreign processes such as the reduction of iron ore. must be heated, and such reheating generally presents significant coking problems as a result of containing carbon monoxide. In the iron ore reduction process, carbon monoxide in the reducing gas is partially oxidized to carbon dioxide, and the reducing gas removed from the reduction process is regenerated by removing its carbon dioxide portion.
Generally, about 40 to about 80 mole%, preferably about 40 to about 60 mole% hydrogen, about 10 to about 30 mole%, preferably about 15 to about 25 mole% carbon monoxide, and up to about 5 mole, preferably The regenerated reduction gas containing less than about 1 mole percent carbon dioxide must also be reheated and recycled to ore reduction. In accordance with the present invention, the heater described above is used to rapidly heat such reducing gas, ie, the effluent from the reformer or the regenerated reducing gas from the iron ore reduction process, to the ore reduction temperature. Aspects of the present invention are as follows.

(1)(a)一酸化炭素含有気体を燃焼加熱器の第一放
射加熱区域に導入し、(b)該気体を前記第一放射加熱
区域内で、加熱滞留時間が0.20秒以下であるような
割合で、約648〜約76『C(約1200〜約140
0〜F)の温度に加熱し、 (c)熱気体を第一放射区域から燃焼加熱器の第二放射
加熱区域に送り、(d)該気体を第二放射加熱区域中で
約760〜約927気C(約1400〜約17007F
)の温度に加熱し、該加熱を全滞留時間が0,4秒以下
であるような割合で行ない、(e)熱気体を第二放射加
熱区域から取り出すことからなる一酸化炭素を含有する
気体の加熱方法。
(1) (a) introducing a carbon monoxide-containing gas into a first radiant heating zone of a combustion heater; (b) introducing the gas within said first radiant heating zone for a heating residence time of 0.20 seconds or less; At a certain rate, about 648 to about 76 'C (about 1200 to about 140
(c) directing the hot gas from the first radiant zone to a second radiant heating zone of the combustion heater; (d) directing the gas in the second radiant heating zone to a temperature of about 927 air C (about 1400 to about 17007F
) heating the carbon monoxide-containing gas at a rate such that the total residence time is not more than 0.4 seconds; and (e) withdrawing the hot gas from the second radiant heating zone. heating method.

(2)前記混合物を約426〜約51『C(約800〜
950物F)の温度で第一放射加熱区域に導入する第(
1)項記載の方法。
(2) The mixture is about 426 to about 51"C (about 800 to
A first radiant heating zone is introduced into the first radiant heating zone at a temperature of 950 degrees Fahrenheit.
The method described in section 1).

(3)第一放射加熱区域中での滞留時間が約0.01〜
約0.20秒であり、全滞留時間が約0.02〜約0.
40秒である第(1)項記載の方丸(4)気体が還元気
体であり、更に水素を含む第(2)項に記載の方法。
(3) Residence time in the first radiant heating zone is about 0.01~
about 0.20 seconds, and the total residence time is about 0.02 to about 0.2 seconds.
The method according to item (2), wherein the square circle (4) according to item (1) is 40 seconds, and the gas is a reducing gas, and further contains hydrogen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の方法に用いる加熱器のl態様を示す
切断立面図、第2図は、本発明の方法に用いる加熱器の
他の態様を示す切断立面図である。
FIG. 1 is a cutaway elevational view showing one embodiment of the heater used in the method of the present invention, and FIG. 2 is a cutaway elevational view showing another embodiment of the heater used in the method of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一酸化炭素含有気体を燃焼加熱器の放射加熱区域中
で加熱する方法において、(a)前記気体を第一放射加
熱区域中で、加熱滞留時間が0.20秒以下であるよう
な割合で648〜760℃(1200−1400°F)
の温度に加熱し、(b)熱気体を前記燃焼加熱器中の第
一放射加熱区域から第二放射加熱区域中に送り、(c)
該気体を第二放射加熱区域中で760〜927℃(14
00〜1700°F)の温度に加熱し、該加熱を全滞留
時間が0.4秒以下であるような割合で行なうことから
なる改良方法。
1 A method of heating a carbon monoxide-containing gas in a radiant heating zone of a combustion heater, comprising: (a) heating said gas in a first radiant heating zone at a rate such that the heating residence time is not more than 0.20 seconds; 648-760°C (1200-1400°F)
(b) directing hot gas from a first radiant heating zone into a second radiant heating zone in the combustion heater; (c)
The gas is heated in a second radiant heating zone at 760-927°C (14
00 to 1700 degrees Fahrenheit) and heating at a rate such that the total residence time is 0.4 seconds or less.
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