KR101647237B1 - Heater for a hydrocarbon stream - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열 영역을 한정하는 하우징과 상기 하우징 내에 수용되는 열을 발생시키는 연소 수단을 구비하는 공정 유체를 가열하기 위한 가열장치에 있어서, 상기 하우징 내에 배치되며 제1 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더와 가열된 상기 제1 유체를 배출하는 제1 출구 헤더; 및 상기 제1 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제1 관형 부재를 포함하고, 상기 하우징 내에 배치되며 제2 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더와 가열된 제2 유체를 배출하는 제2 출구 헤더; 및 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제2 관형 부재를 포함하며, 상기 제1 관형 부재는 외측에 방사 방향으로 다수의 히팅 핀들(heating fin)이 제공되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치에 관한 것으로, 하나의 히터로 두 종류의 유체를 각각의 적정한 온도로 가열하여 열적 깨짐 현상을 방지하여 최종 생성물의 순도를 향상시킬 수 있는 탄화수소 스트림 가열 장치에 관한 것이다. The present invention provides a heating apparatus for heating a process fluid having a housing defining a heating region and combustion means generating heat received in the housing, the heating apparatus comprising: a first inlet header And a first outlet header for discharging the heated first fluid; And at least one first tubular member providing fluid communication between the first inlet header and the second outlet header, wherein the first inlet header and the second inlet fluid, both of which are disposed within the housing, A second outlet header for discharging the second outlet header; And at least one second tubular member providing fluid communication between the second inlet header and the second outlet header, the first tubular member having a plurality of heating fins radially outwardly The present invention relates to a hydrocarbon stream heating apparatus capable of improving the purity of a final product by preventing a thermal cracking phenomenon by heating two kinds of fluids to respective proper temperatures by using one heater will be.

Description

탄화수소 스트림 가열장치{HEATER FOR A HYDROCARBON STREAM}[0001] HEATER FOR A HYDROCARBON STREAM [0002]

본 발명은 다양한 탄화수소 전환 반응에 사용되는 탄화수소 스트림 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열 과정에서 탄화수소의 열적 깨짐 현상(thermal cracking)을 최소화하여 반응물의 순도를 향상시킬 수 있는 탄화수소 스트림 가열장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrocarbon stream heating apparatus for use in various hydrocarbon conversion reactions, and more particularly, to a hydrocarbon stream heating apparatus capable of minimizing thermal cracking of hydrocarbons during heating and improving the purity of reactants .

탄화수소 변환 공정은 종종 탄화수소가 흘러서 통과하는 다수의 반응 구역들을 이용한다. 각각의 반응 구역에서 소정의 탄화수소 변환을 수행하기 위해서는 공정에 이용되는 유체들이 충분하게 가열되어야 한다. Hydrocarbon conversion processes often use multiple reaction zones through which hydrocarbons flow. In order to perform a given hydrocarbon conversion in each reaction zone, the fluids used in the process must be sufficiently heated.

하나의 공지된 탄화수소 변환 공정은 촉매 개질(catalytic reforming)일 수 있다. 일반적으로, 촉매 개질은 석유 정제 산업에서 이용된 탄화수소 변환 공정, 사이클로헥산의 탈수소 및 알킬사이클로펜탄의 탈수소이성화(dehydroisomerization), 올레핀을 제조하기 위한 파라핀의 탈수소화, 파라핀 및 올레핀의 탈수소고리화, n-파라핀의 이성화, 사이클로헥산을 산출하기 위한 알킬사이클로파라핀의 이성화 등을 포함한다. One known hydrocarbon conversion process may be catalytic reforming. Catalytic reforming generally involves the conversion of hydrocarbons used in the petroleum refining industry, dehydroisomerization of cyclohexane and dehydroisomerization of alkylcyclopentanes, dehydrogenation of paraffins to produce olefins, dehydrocyclization of paraffins and olefins, n - isomerization of paraffins, isomerization of alkyl cycloparaffins to yield cyclohexane, and the like.

일례로 프로판은 차세대 파워 디바이스 재료인 SiC의 원료 용도 등, 반도체 전자 재료 분야에서 이용되고 있다. 이러한 용도에 이용되기 위해서 프로판은 보다 고순도인 것이 요구된다.For example, propane is used in the field of semiconductor electronic materials such as the raw material use of SiC, which is a next generation power device material. Propane is required to have higher purity in order to be used in such a use.

고순도 프로판을 제조할 때의 원료로서 사용되는 프로판을 주성분으로 하는 원료 가스에는, 불순물로서 예를 들면 에탄, 프로필렌, 이소부탄, 노르말 부탄이 고농도로 포함되어 있다. 이 원료 가스로부터 프로판을 정제하는 방법으로서는, 예를 들면, 증류, 막분리, 흡착 분리, 흡수 분리 등의 방법이 있으나, 대규모 설비와 정밀한 증류 조건의 설정이 필요하다. Propane, propane, isobutane, and n-butane, for example, are contained in a high concentration as impurities in the raw material gas containing propane as a main component used as a raw material for producing high purity propane. As a method for purifying propane from the raw material gas, there are methods such as distillation, membrane separation, adsorption separation, absorption separation and the like, but it is necessary to set a large scale facility and precise distillation conditions.

이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 미국특허 제3509226호에는 액체상의 올레핀과 수소를 접촉시켜서 수소첨가 반응시킴으로써 파라핀을 생성하는 방법이 기재되어 있다. 미국특허 제3509226호에 기재되는 파라핀의 제조 방법에서는 수소첨가 반응에 의해 올레핀으로부터 파라핀을 생성하므로, 증류와 같은 번잡한 조작을 행하지 않고, 효율적으로 파라핀을 제조할 수 있다. As a method for solving such a problem, U.S. Patent No. 3509226 discloses a method of producing paraffins by bringing olefins and hydrogen in a liquid phase into contact with each other and performing hydrogenation reaction. In the method for producing paraffins described in U.S. Patent No. 3509226, paraffins are produced from olefins by hydrogenation reaction, so that paraffins can be efficiently produced without complicated operations such as distillation.

이러한 탄화수소 변환 공정에서 반응 전에 공정 유체를 가열하기 위해서 히터 또는 노(furnace)와 같은 가열장치가 사용된다. 그러나 종래에 사용하던 가열장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 탄화수소와 수소를 혼합하여 주입한 후 가열하도록 구성되는데, 목표 온도까지 가열하는 과정에서 올레핀 또는 파라핀과 같은 탄화수소의 열적 깨짐 현상(thermal cracking)이 다수 발생하고, 그 결과, 고순도의 생성물을 생성할 수 없게 되는 문제가 있다.
In such a hydrocarbon conversion process, a heating device such as a heater or furnace is used to heat the process fluid prior to the reaction. However, as shown in FIG. 1, the heating apparatus used in the prior art is configured to mix hydrocarbon and hydrogen and then to heat the mixture. In the process of heating to the target temperature, thermal cracking of hydrocarbons such as olefin or paraffin cracking) are generated inevitably, and as a result, a product of high purity can not be produced.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 수소첨가 반응 시에 탄화수소의 반응 온도의 상승을 억제할 수 있고, 그 결과, 탄화수소의 열적 깨짐 현상이 발생하는 것을 억제하여 고순도의 생성물을 생성할 수 있는 탄화수소 스트림 가열 장치를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a hydrocarbon- And to produce a high purity product by suppressing the formation of a high-purity hydrocarbon stream.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 According to one aspect of the present invention for achieving the above object,

가열 영역을 한정하는 하우징과 상기 하우징 내에 수용되는 열을 발생시키는 연소 수단을 구비하는 탄화수소 스트림을 가열하기 위한 가열장치에 있어서, A heating device for heating a hydrocarbon stream comprising a housing defining a heating zone and combustion means for generating heat received in the housing,

상기 하우징 내에 배치되며 제1 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더와 가열된 상기 제1 유체를 배출하는 제1 출구 헤더; 및 상기 제1 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제1 관형 부재를 포함하고, A first inlet header disposed in the housing for introducing a first fluid and a first outlet header for discharging the heated first fluid; And at least one first tubular member providing fluid communication between the first inlet header and the second outlet header,

상기 하우징 내에 배치되며 제2 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더와 가열된 제2 유체를 배출하는 제2 출구 헤더; 및 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제2 관형 부재를 포함하며, A second inlet header disposed in the housing and configured to receive a second fluid and a second inlet header to discharge a heated second fluid; And at least one second tubular member providing fluid communication between the second inlet header and the second outlet header,

상기 제1 관형 부재는 외측에 방사 방향으로 다수의 히팅 핀들(heating fin)이 제공되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치에 관한 것이다. Wherein the first tubular member is provided with a plurality of heating fins radially outwardly.

본 발명의 일 실시예의 탄화수소 스트림 가열장치는 상기 제1 유입 헤더와 상기 제1 출구 헤더는 일정한 간격을 두고 평행하게 배치되고, 제1 유입 헤더와 제1 출구 헤더 사이에는 다수의 U자형 관형 부재들이 나란히 배치되며, 상기 제2 유입 헤더는 상기 제1 유입 헤더와 칸막이를 사이에 두고 이어서 형성되고, 상기 제2 출구 헤더는 상기 제1 출구 헤더와 유체 연통되게 이어서 형성되고, 상기 제1 유입 헤더 및 제1 출구 헤더의 길이는 상기 제2 유입 헤더 및 제2 출구 헤더의 길이 보다 길고, 상기 제2 출구 헤더에서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 혼합된 후 배출되도록 구성될 수 있다. The hydrocarbon stream heating apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that the first inlet header and the first outlet header are arranged in parallel with a predetermined interval, and a plurality of U-shaped tubular members are arranged between the first inlet header and the first outlet header Wherein the first inlet header and the second inlet header are disposed adjacent to each other and the second inlet header is formed next to the first inlet header and the partition and the second outlet header is formed to be in fluid communication with the first outlet header, The length of the first outlet header may be longer than the length of the second inlet header and the second outlet header and the first fluid heated in the second outlet header may be mixed with the heated second fluid and then discharged.

다른 실시예에서, 상기 제1 유입 헤더와 상기 제2 유입 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 관형 부재와 제2 관형 부재는 직선형 튜브이고 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 가열장치는 혼합부를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 혼합부에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부에서 혼합된 후에 배출되도록 구성될 수 있다. In another embodiment, the first inlet header and the second inlet header are arranged in parallel at a predetermined interval, and the first outlet header and the second outlet header are arranged in parallel at a predetermined interval, Wherein the first tubular member and the second tubular member are straight tubes and are disposed parallel to each other with a predetermined spacing therebetween, the heating apparatus further comprises a mixing portion, wherein the first outlet header and the second outlet header are combined in a mixing portion The heated first fluid and the heated second fluid may be discharged after being mixed in the mixing portion.

또 다른 실시예에서, 상기 제1 유입 헤더와 상기 제1 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1 관형 부재의 길이는 상기 제2 관형 부재의 길이보다 길고, 상기 가열장치는 혼합부를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 혼합부에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부에서 혼합된 후에 배출되도록 구성될 수 있다. In another embodiment, the first inlet header and the first outlet header are arranged in parallel at a predetermined interval, the second inlet header and the second outlet header are arranged in parallel at a predetermined interval, Wherein the length of the first tubular member is longer than the length of the second tubular member and the heating apparatus further comprises a mixing portion, wherein the first outlet header and the second outlet header are combined in a mixing portion to form a heated first fluid And the heated second fluid may be discharged after being mixed in the mixing portion.

본 발명의 다양한 실시예의 장치에 의하면, 열적 깨짐이 발생하지 않는 유체는 상대적으로 높은 온도에서 가열하고, 열적 깨짐을 일으키는 유체는 상대적으로 낮은 온도에서 가열하여, 열적 깨짐이 발생하는 것을 억제하여 고순도의 생성물을 수득할 수 있다.According to the apparatuses of the various embodiments of the present invention, the fluid that does not cause thermal cracking is heated at a relatively high temperature, and the fluid causing the thermal cracking is heated at a relatively low temperature to suppress occurrence of thermal cracking, The product can be obtained.

또한 본 발명의 가열 장치는 하나의 히터에서 두 종류 이상의 유체를 동시에 다른 목표 온도로 가열할 수 있기 때문에, 설비 구성을 간단하게 하여 설비투자비를 절감할 수 있다.
Further, since the heating apparatus of the present invention can heat two or more kinds of fluids to different target temperatures at the same time in one heater, facility investment can be reduced by simplifying the equipment configuration.

도 1은 종래의 탄화수소 스트림 가열장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 개략사시도이다.
도 3a-3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 제1 관형 부재의 개략단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 개략사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 개략사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 개략사시도이다. 1 is a schematic view of a conventional hydrocarbon stream heating apparatus.
2 is a schematic perspective view of a hydrocarbon stream heating apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
3A-3B are schematic cross-sectional views of a first tubular member of a hydrocarbon stream heating apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a schematic perspective view of a hydrocarbon stream heating apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic perspective view of a hydrocarbon stream heating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a schematic perspective view of a hydrocarbon stream heating apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped. Like reference numerals designate the same or similar elements throughout the specification.

본 명세서에 사용되는 용어 "탄화수소 스트림"은 직쇄형(straight-chain), 가지형(branched) 또는 고리형(cyclic) 알칸, 알켄, 알카디엔 및 알킨과 같은 다양한 탄화수소 분자 및 선택적으로 예를 들어 수소와 같은 다른 물질, 또는 중금속과 같은 불순물을 포함하는 스트림일 수 있다. The term "hydrocarbon stream" as used herein refers to various hydrocarbon molecules such as straight-chain, branched or cyclic alkanes, alkenes, alkadienes and alkynes, , Or a stream containing impurities such as heavy metals.

본 명세서에 사용되는 용어 "가열장치"는 노, 차지 히터, 또는 인터히터를 포함할 수 있다. 가열장치는 하나 이상의 연소기를 포함할 수 있다. The term "heating device" as used herein may include a furnace, a charge heater, or an interheater. The heating device may include one or more combustors.

도 2는 본 발명에 따른 탄화수소 스트림 가열장치의 개략도이다. 도면은 탄화수소 스트림 가열 공정에 적용되는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 도면에는 단지 본 발명의 이해를 위해 필요한 설비 및 라인만이 도시되어 있고, 본 발명의 이해에 필요하지 않고 탄화수소 처리의 분야의 숙련가들에게 공지되어 있는 펌프, 압축기, 열교환기 및 밸브와 같은 구성요소들은 도시되어 있지 않다.2 is a schematic view of a hydrocarbon stream heating apparatus according to the present invention. The figure shows an embodiment of the invention applied to a hydrocarbon stream heating process. Only the equipment and lines necessary for an understanding of the present invention are shown in the drawings, and components such as pumps, compressors, heat exchangers and valves, which are not required for understanding the present invention and are known to those skilled in the hydrocarbon processing arts Are not shown.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 탄화수소 스트림 가열장치는 가열 영역을 한정하는 하우징(미도시)과 상기 하우징 내에 수용되는 열을 발생시키는 연소 수단(미도시)을 구비하는 탄화수소 스트림을 가열하기 위한 가열장치에 있어서, 상기 하우징 내에 배치되며 제1 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더(10)와 가열된 상기 제1 유체를 배출하는 제1 출구 헤더(11); 및 상기 제1 유입 헤더(10)와 상기 제1 출구 헤더(11) 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제1 관형 부재(12)를 포함하고, 상기 하우징 내에 배치되며 제2 유체를 유입시키는 제2 유입 헤더(20)와 가열된 제2 유체를 배출하는 제2 출구 헤더(21); 및 상기 제2 유입 헤더(20)와 상기 제2 출구 헤더(21) 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제2 관형 부재(22)를 포함하며, 상기 제1 관형 부재(12)는 외측에 방사 방향으로 다수의 히팅 핀들(heating fin) (13)이 제공된다. Referring to FIG. 2, the hydrocarbon stream heating apparatus of one embodiment of the present invention includes heating a hydrocarbon stream comprising a housing (not shown) defining a heating zone and combustion means (not shown) The heating device comprising: a first inlet header (10) for receiving a first fluid and a first outlet header (11) disposed in the housing for discharging the heated first fluid; And at least one first tubular member (12) providing fluid communication between the first inlet header (10) and the first outlet header (11), wherein the first tubular member (12) 2 inlet header (20) and a second outlet header (21) for discharging the heated second fluid; And at least one second tubular member (22) providing fluid communication between the second inlet header (20) and the second outlet header (21), wherein the first tubular member (12) A plurality of heating fins 13 are provided.

상기 가열 장치는 대류 섹션에 의해 유체를 가열하기 위한 완전 복사 연소 가열 구역을 포함하고, 각각의 섹션은 히터를 통해 유동하는 공정 유체를 수용하기 위한 관형 부재들을 포함한다. 이러한 제1 및 제2 관형 부재(12, 22)의 외부에는 관형 부재 내의 유체를 가열하기 위한 열교환기(미도시)가 설치될 수 있다. 이러한 열교환기는 히팅 매체(heating medium)이 열교환기를 통해서 순환하면서 열을 히팅 매체로부터 탄화수소 스트림으로 전달한다. The heating apparatus includes a complete radiant combustion heating zone for heating the fluid by a convection section, each section including tubular members for receiving a process fluid flowing through the heater. A heat exchanger (not shown) for heating the fluid in the tubular member may be provided outside the first and second tubular members 12, 22. This heat exchanger circulates heat from the heating medium to the hydrocarbon stream as the heating medium circulates through the heat exchanger.

본 발명의 가열장치는 반응물의 열적 깨짐 현상(thermal cracking)을 방지하기 위해 목표 온도보다 높게 가열한 제1 유체(예컨대, 수소)와 목표 온도보다 낮게 가열한 제2 유체(예컨대, 탄화수소)를 혼합하는 방식으로 구성되고, 두 종류의 유체를 서로 다른 가열장치에서 가열하므로 설비 투자비가 상승하는 것을 막을 수 있다. 본 발명의 가열장치에서 제1 유체는 수소이고, 상기 제2 유체는 탄화수소일 수 있다. 상기 제1 유체와 상기 제2 유체의 가열 온도는 약 20도 이상 차이 날 수 있다. The heating apparatus of the present invention is a system in which a first fluid (for example, hydrogen) heated to a temperature higher than a target temperature and a second fluid (for example, hydrocarbon) heated to a temperature lower than a target temperature are mixed to prevent thermal cracking of the reactant And the two types of fluids are heated by different heating devices, so that the facility investment cost can be prevented from rising. In the heating apparatus of the present invention, the first fluid may be hydrogen and the second fluid may be hydrocarbon. The heating temperature of the first fluid and the second fluid may differ by about 20 degrees or more.

도 2의 (a) 를 참조하면, 동일한 열량을 받는 하나의 가열장치 안에서 제1 유체만을 더 높은 온도로 가열하기 위하여 제1 유체가 이동하는 제1 관형 부재(12)의 외부 구조를 핀-타입(fin-type)으로 변경하여 열전도를 향상시킨다. 수소는 탄화수소의 열적 깨짐 현상과 무관하므로 목표 온도 보다 높은 온도에서 가열될 수 있는데, 수소와 같은 유체를 가열하기 위한 제1 관형 부재(12)는 방사 방향 외측으로 돌출된 다수의 히팅 핀들(heating fins) (13)을 포함한다. Referring to FIG. 2 (a), in order to heat only the first fluid to a higher temperature in one heating apparatus receiving the same amount of heat, the outer structure of the first tubular member 12, in which the first fluid moves, (fin-type) to improve the heat conduction. The first tubular member 12 for heating the fluid, such as hydrogen, has a plurality of radially outwardly projecting heating fins (not shown). The first tubular member 12 can be heated at a temperature higher than the target temperature since it is independent of thermal cracking of hydrocarbons. ) ≪ / RTI >

상기 히팅 핀(13)의 길이(l)는 관형 부재(12)의 직경(D)의 1% 이상 50% 미만일 수 있다. 또한 이러한 히팅 핀(13)들은 도 3a에 도시된 바와 같은 원통형이거나 도 3b에 도시된 바와 같은 삼각뿔형이거나 그 밖에 다양한 디자인, 제조 및 기술적 고려 사항에 따라 임의의 적합한 형태, 예를 들면 박스형, 침상형 등의 형상으로 형성될 수 있다. The length l of the heating pin 13 may be at least 1% and less than 50% of the diameter D of the tubular member 12. [ These heating pins 13 may also be cylindrically shaped as shown in FIG. 3A or triangular-shaped as shown in FIG. 3B, or may be formed in any suitable form, such as box, And the like.

탄화수소를 가열하기 위한 제 2 관형 부재(22)는 도 2의 우측에 도시된 바와 같이, 통상의 튜브와 동일하게 히팅 핀이 없는 단면 형상이 원형인 튜브가 사용된다. As shown in the right side of Fig. 2, the second tubular member 22 for heating the hydrocarbon is a tube having a round cross-sectional shape without a heating pin like the ordinary tube.

본 발명의 가열 장치는 당업자들에게 공지되어 있는 종류의 가스 연소식, 오일 연소식, 또는 혼합 가스-오일 연소식 히터일 수 있다. 가열장치는 복사 및/또는 대류 열전달에 의해 탄화수소 스트림을 가열할 수 있다. 상업적인 연소식 히터는 전형적으로 개별 가열장치를 위한 개별 복사 열전달 섹션과, 복사 섹션으로부터의 연도 가스에 의해 가열된 공통의 대류 열전달 섹션을 구비한다. 바람직하게는, 탄화수소 스트림은 먼저 가열장치의 복사 섹션에 진입한다. 스트림은 U자형 또는 역U자형 관형 부재들을 통해 복사 섹션의 상부 또는 하부 부분에 진입하고 이로부터 나올 수 있고, 또는 온도가 복사 섹션에서 가장 낮은 상부 부분에 진입하고 온도가 복사 섹션에서 가장 높은 저부에서 나오고, 또는 역으로 저부에서 진입하고 상부에서 배출되는 방식으로 구성될 수 있다.The heating apparatus of the present invention can be a gas-fired, oil-fired, or mixed gas-oil fired heater of a kind known to those skilled in the art. The heating device may heat the hydrocarbon stream by radiation and / or convective heat transfer. Commercial combustion heaters typically have a separate radiative heat transfer section for the individual heating device and a common convective heat transfer section heated by the flue gas from the radiation section. Preferably, the hydrocarbon stream first enters the radiation section of the heating device. The stream may enter or exit the upper or lower portion of the radiation section through U-shaped or inverted U-shaped tubular members, or the temperature may enter the lowest upper portion of the radiation section and the temperature may be higher Out, or vice versa.

도 4를 참조하면, 다른 실시예에서 상기 제1 유입 헤더(10)와 상기 제1 출구 헤더(11)는 일정한 간격을 두고 평행하게 배치되고, 제1 유입 헤더(10)와 제1 출구 헤더(11) 사이에는 다수의 U자형 관형 부재들이 나란히 배치되며, 상기 제2 유입 헤더(20)는 상기 제1 유입 헤더(10)와 칸막이(23)를 사이에 두고 유체 연통되지 않게 이어서 형성되고, 상기 제2 출구 헤더(21)는 상기 제1 출구 헤더(11)와 유체 연통되게 이어서 형성되고, 상기 제1 유입 헤더(10) 및 제1 출구 헤더(11)의 길이는 상기 제2 유입 헤더(20) 및 제2 출구 헤더(21)이 길이 보다 길고, 상기 제2 출구 헤더(21)에서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 혼합된 후 배출되도록 구성될 수 있다. 상기 제1 유입 헤더(10) 및 제1 출구 헤더(11)의 길이(L1)는 상기 제2 유입 헤더(20) 및 제2 출구 헤더(21)의 길이(L2) 보다 1.2배 내지 2.0배 길게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, in another embodiment, the first inlet header 10 and the first outlet header 11 are disposed in parallel at regular intervals, and the first inlet header 10 and the first outlet header 11 11, a plurality of U-shaped tubular members are arranged side by side and the second inlet header 20 is formed so as not to communicate with the fluid through the first inlet header 10 and the partition 23, A second outlet header 21 is subsequently formed in fluid communication with the first outlet header 11 and the length of the first inlet header 10 and the first outlet header 11 is greater than the length of the second inlet header 20 And the second outlet header 21 are longer than the length and the first fluid heated in the second outlet header 21 and the heated second fluid are mixed and then discharged. The length L1 of the first inlet header 10 and the first outlet header 11 is 1.2 to 2.0 times longer than the length L2 of the second inlet header 20 and the second outlet header 21 .

또 다른 실시예의 가열 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유입 헤더(10)와 상기 제2 유입 헤더(20)는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제1 출구 헤더(11)와 상기 제2 출구 헤더(21)는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(22)는 직선형 튜브이고 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 가열장치는 혼합부(30)를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더(11)와 상기 제2 출구 헤더(21)는 혼합부(30)에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부(30)에서 혼합된 후에 배출되도록 구성된다. 이와 같이 제1 및 제2 관형 부재들(12, 22)는 반드시 U자형 튜브로 한정되는 것이 아니고, 곧은 직선형 튜브로 형성될 수 있다. 다만 하나의 관형 부재의 외곽에는 히팅 핀들이 형성된다.5, the first inlet header 10 and the second inlet header 20 are disposed parallel to each other at a predetermined interval, and the first outlet header 10 The first tubular member 12 and the second tubular member 22 are arranged in parallel with each other at a predetermined distance from each other. Wherein the heating device further comprises a mixing section (30), wherein the first outlet header (11) and the second outlet header (21) are combined in a mixing section (30) And is discharged after the second fluid is mixed in the mixing portion (30). Thus, the first and second tubular members 12 and 22 are not necessarily limited to U-shaped tubes, but may be formed of straight tubular tubes. However, the heating pins are formed on the outer periphery of one tubular member.

도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에서, 상기 제1 유입 헤더(10)와 상기 제1 출구 헤더(11)는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더(21)는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1 관형 부재 (12)의 길이는 상기 제2 관형 부재(22)의 길이보다 길고, 상기 가열장치는 혼합부(30)를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더(11)와 상기 제2 출구 헤더(21)는 혼합부(30)에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부(30)에서 혼합된 후에 배출되도록 구성된다. 상기 제1 관형 부재(12)의 길이(L3)는 상기 제2 관형 부재(22)의 길이(L4) 보다 1.2배 내지 2.0배 길게 형성될 수 있다. 동일한 열량을 받는 가열장치 내에서 제2 유체(탄화수소)를 더 낮은 온도로 가열하기 위하여 제2 유체가 이동하는 제2 관형 부재(22)의 길이를 제1 관형 부재(12)에 비해서 상대적으로 짧게 설계하여 가열 장치 내의 체류 시간을 감소시킨다. Referring to FIG. 6, in another embodiment, the first inlet header 10 and the first outlet header 11 are arranged in parallel at predetermined intervals, and the second inlet header and the second outlet The header 21 is arranged in parallel with a predetermined interval and the length of the first tubular member 12 is longer than the length of the second tubular member 22, The first outlet header 11 and the second outlet header 21 are combined in the mixing portion 30 so that the heated first fluid and the heated second fluid are mixed in the mixing portion 30, To be discharged later. The length L 3 of the first tubular member 12 may be 1.2 to 2.0 times longer than the length L 4 of the second tubular member 22. The length of the second tubular member 22 in which the second fluid moves is relatively short compared to the length of the first tubular member 12 in order to heat the second fluid (hydrocarbon) to a lower temperature in the heating apparatus receiving the same amount of heat Thereby reducing the residence time in the heating device.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 관형 부재(12)는 U 자형이고, 상기 제2 관형 부재(22)는 역U자형으로 구성될 수 있다. 반대로 제1 관형 부재(12)가 역U자형으로 구성되고, 제2 관형 부재(22)가 U 자형으로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 6, the first tubular member 12 is U-shaped and the second tubular member 22 may be configured in an inverted U-shape. Conversely, the first tubular member 12 may be configured in an inverted U-shape, and the second tubular member 22 may be configured in a U-shape.

본 발명을 각종의 상세한 실시예와 관련하여 설명하였으나, 이의 각종 변형이 명세서를 읽은 당해 분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것임을 이해하여야 한다. 따라서, 본원에 기술된 발명은 첨부된 청구의 범위의 영역 내에 속하는 것으로서 이러한 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
While the invention has been described in connection with various specific embodiments, it is to be understood that various modifications thereof will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the specification. Accordingly, the invention as described herein is intended to embrace such modifications as fall within the scope of the appended claims.

10: 제1 유입 헤더 11: 제1 출구 헤더
12: 제1 관형 부재 20: 제2 유입 헤더
22: 제2 관형 부재 21: 제2 출구 헤더
30: 혼합부10: first inlet header 11: first outlet header
12: first tubular member 20: second incoming header
22: second tubular member 21: second outlet header
30:

Claims (10)

가열 영역을 한정하는 하우징과 상기 하우징 내에 수용되는 열을 발생시키는 연소 수단을 구비하는 탄화수소 스트림을 가열하기 위한 가열장치에 있어서,
상기 하우징 내에 배치되며 제1 유체를 유입시키는 제1 유입 헤더와 가열된 상기 제1 유체를 배출하는 제1 출구 헤더; 및 상기 제1 유입 헤더와 상기 제1 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제1 관형 부재를 포함하고,
상기 하우징 내에 배치되며 제2 유체를 유입시키는 제2 유입 헤더와 가열된 제2 유체를 배출하는 제2 출구 헤더; 및 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 제2 관형 부재를 포함하며, 상기 제1 관형 부재는 외측에 방사 방향으로 다수의 히팅 핀들(heating fin)이 제공되며,
상기 제1 유입 헤더와 상기 제1 출구 헤더는 일정한 간격을 두고 평행하게 배치되고, 제1 유입 헤더와 제1 출구 헤더 사이에는 다수의 U자형 관형 부재들이 나란히 배치되며, 상기 제2 유입 헤더는 상기 제1 유입 헤더와 칸막이를 사이에 두고 이어서 형성되고, 상기 제2 출구 헤더는 상기 제1 출구 헤더와 유체 연통되게 이어서 형성되며, 상기 제1 유입 헤더 및 제1 출구 헤더의 길이는 상기 제2 유입 헤더 및 제2 출구 헤더의 길이보다 길고, 상기 제2 출구 헤더에서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 혼합된 후 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
A heating device for heating a hydrocarbon stream comprising a housing defining a heating zone and combustion means for generating heat received in the housing,
A first inlet header disposed in the housing for introducing a first fluid and a first outlet header for discharging the heated first fluid; And at least one first tubular member providing fluid communication between the first inlet header and the first outlet header,
A second inlet header disposed in the housing for receiving a second fluid and a second outlet header for discharging a heated second fluid; And at least one second tubular member providing fluid communication between the second inlet header and the second outlet header, the first tubular member having a plurality of heating fins radially outwardly And,
Wherein a plurality of U-shaped tubular members are arranged side by side between the first inlet header and the first outlet header, and the second inlet header is arranged between the first inlet header and the first outlet header in parallel, Wherein the first inlet header and the first outlet header are formed in succession with a first inlet header and a partition therebetween, the second outlet header being formed in fluid communication with the first outlet header, Wherein the length of the header and the second outlet header is longer than the length of the header and the second outlet header and the heated first fluid and the heated second fluid are mixed and discharged in the second outlet header .
제1항에 있어서, 상기 히팅 핀의 길이(l)는 관형 부재(12)의 직경(D)의 1% 초과 50% 미만인 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
2. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 1, wherein the length (1) of the heating pin is greater than 1% and less than 50% of the diameter (D) of the tubular member (12).
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 유입 헤더 및 제1 출구 헤더의 길이는 상기 제2 유입 헤더 및 제2 출구 헤더 보다 1.2배 내지 1.5배 긴 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
2. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 1, wherein the lengths of the first inlet header and the first outlet header are 1.2 to 1.5 times longer than the second inlet header and the second outlet header.
제1항에 있어서, 상기 제1 유입 헤더와 상기 제2 유입 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 관형 부재와 제2 관형 부재는 직선형 튜브이고 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며,
상기 가열장치는 혼합부를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 혼합부에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부에서 혼합된 후에 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first inlet header and the second inlet header are disposed in parallel at a predetermined interval, the first outlet header and the second outlet header are disposed in parallel at a predetermined interval, The first tubular member and the second tubular member are linear tubes and are arranged parallel to each other at a predetermined interval,
The heating device may further include a mixing portion, wherein the first outlet header and the second outlet header are combined in the mixing portion to discharge the heated first fluid and the heated second fluid after they are mixed in the mixing portion Characterized in that the hydrocarbon stream heating apparatus.
제1항에 있어서, 상기 제1 유입 헤더와 상기 제1 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2 유입 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1 유입 헤더의 길이는 상기 제2 유입 헤더의 길이보다 길고, 상기 가열장치는 혼합부를 추가로 포함하며, 상기 제1 출구 헤더와 상기 제2 출구 헤더는 혼합부에서 합쳐져서 가열된 제1 유체와 가열된 제2 유체가 상기 혼합부에서 혼합된 후에 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first inlet header and the first outlet header are disposed in parallel at a predetermined interval, the second inlet header and the second outlet header are disposed in parallel at a predetermined interval, Wherein the length of the first inlet header is longer than the length of the second inlet header, the heating apparatus further comprises a mixing section, the first outlet header and the second outlet header are combined in a mixing section to form a heated first fluid And the heated second fluid is mixed and discharged in the mixing portion.
제6항에 있어서, 상기 제1 관형 부재의 길이는 상기 제2 관형 부재의 길이 보다 1.2배 내지 1.5배 긴 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
7. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 6, wherein the length of the first tubular member is 1.2 to 1.5 times longer than the length of the second tubular member.
제1항에 있어서, 제1 관형 부재는 U 자형이고, 상기 제2 관형 부재는 역U자형인 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
2. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 1, wherein the first tubular member is U-shaped and the second tubular member is inverted U-shaped.
제1항에 있어서, 제1 유체는 수소이고, 상기 제2 유체는 탄화수소인 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.
2. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 1, wherein the first fluid is hydrogen and the second fluid is a hydrocarbon.
제1항에 있어서, 제1 유체는 상기 제2 유체 보다 20도 이상 낮은 온도로 가열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소 스트림 가열장치.2. The hydrocarbon stream heating apparatus of claim 1, wherein the first fluid is configured to be heated to a temperature of at least 20 degrees below the second fluid.
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