NO120373B - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
NO120373B
NO120373B NO167963A NO16796367A NO120373B NO 120373 B NO120373 B NO 120373B NO 167963 A NO167963 A NO 167963A NO 16796367 A NO16796367 A NO 16796367A NO 120373 B NO120373 B NO 120373B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
approx
pressure
cooling
temperature
hydrocarbon
Prior art date
Application number
NO167963A
Other languages
English (en)
Inventor
H Woebcke
Original Assignee
Stone & Webster Eng Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stone & Webster Eng Corp filed Critical Stone & Webster Eng Corp
Publication of NO120373B publication Critical patent/NO120373B/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D51/00Auxiliary pretreatment of gases or vapours to be cleaned
    • B01D51/10Conditioning the gas to be cleaned
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/005Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/103Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1638Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing with particular pattern of flow or the heat exchange medium flowing inside the conduits assemblies, e.g. change of flow direction from one conduit assembly to another one
    • 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
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20C2-C4 olefins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0075Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

Fremgangsmåte ved kjøling av væsker og gasser.
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved avkjøling av væsker og gasser, og spesielt en fremgangsmåte for hurtig avkjøling av væsker og gasser.
Avløpsgasstemperaturene fra ovner for kracking av hydrocarboner er meget høye, og ved disse høye temperaturer fortsetter krackingreaksjonene med stor hastighet. For praktisk talt helt å stoppe reaksjonene i avløpsgassen og for å minske produksjonen av uønskede biprodukter er det nødvendig hurtig å avkjøle avløpsgassen etter at den har forlatt reaktoren til en temperatur ved hvilken reaksjonene i det vesentlige opphører. Flere anordninger er kjente for å avstedkomme dette, men de fleste anordninger har én eller flere ulemper.. Vanlige avkjølingsanordninger, f.eks. en mantel- og rørvarmeutveksler gir et vesentlig trykkfall i avløpsgassen. Denne type varmeutvekslere benytter en rekke rør og er utstyrt med et felles innløpsrør.
De varme gassers oppholdstid i dette felles rør ved de anvendte temperaturer er be-tydelig cg gir dårlig produktkvalitet.
Ved avkjøling av hydrocarbonavløpsgasser med høy temperatur fra en krackingprosess for hydrocarboner for fremstilling av olefiner må kjøleanrodningens temperatur være tilstrekkelig lav til at gassene avkjøles i ønsket grad og tilstrekkelig høy til at høytkokende hydrocarbonbiprodukter ikke kondenserer på de kjølende overflater.
Avkjølingsteknikken ifølge foreliggende fremgangsmåte er spesielt anvendelige i forbindelse med avkjøling av avløpsgassene fra en termisk krackingprosess for hydrocarboner. Ved termisk kracking av hydrocarboner kan hydrocarbontilførsels-materialet oppvarmes til en høy temperatur, holdes ved den høye temperatur under en kort oppholdstid og selektivt omdannes til de ønskede produkter. Ifølge foreliggende oppfinnelse bråkjøles de varme gassreaksjonsprodukter eller de avkjøles på en slik måte at omdannelsen i det vesentlige er opphørt etter den ønskede oppholdstid. Den i det etterfølgende beskrevne fremgangsmåte er spesielt anvendelig ved høytempera-turkracking av hydrocarboner for fremstilling av olefiner, spesielt ethylen, og andre umettede hydrocarboner.
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved avkjøling av varmt fluidum ved at dette innføres gjennom en innløpsanordning som står i forbindelse med et ringformig kammer, og fra innløpet ledes til en ringformig del, idet minst én av det ringformige kammers overflater avkjøles og fluidumet hurtig avkjøles ved indirekte varmeutveksling med et kjølemiddel og føres ut av det ringformige kammer, og fremgangsmåten er særpreget ved at det varme fluidum innføres i en ringformig del med gradvisøkende tverrsnittsflate tilsvarende økningen i tverrsnittsflaten for .et kjegleformet rør med en divergensvinkel av 4-7° og føres ut av det ringformige kammer med omtrentlig det samme trykk som ved innløpet.
Det kan i forbindelse med foreliggende fremgangsmåte benyttes en spesiell ovn. Ovnen kan anvendes for en hvilken som helst oppvarmning og spesielt for utførelse av kjemiske omdannelsesreaksjoner som krever høye temperaturer, korte oppholdstider og forholdsvis høye massehastigheter. Ovnen er spesielt egnet for anvendelse i forbindelse med høytemperaturkracking av en hydrocarbontilførselsstrøm. Det tilførte materiale som skal oppvarmes, befinner seg inne i ledninger eller rør i ovnen, og rørene oppvarmes ved varmestrålning. For å tilveiebringe den nødvendige oppvarm-ing av rørene for utførelse av foreliggende fremgangsmåte er en rekke varmestrålende brennere anbragt på ovnens vegger. Ved å anvende flere varmestrålende brennere oppnåes en nøyaktig og nøye kontroll med varmetilførselen ved enkel regulering av brenseltilførselen til brennerne.
Den anvendte ovn omfatter en konveksjonsforvarmingssone og en strålevarmesone hvor omdannelse eller kracking finner sted. I strålevarmeseksjonen er ledningene eller rørene som inneholder fluidumet som skal behandles, forholdsvis korte, har en liten diameter og er utført slik at det bare oppstår et lavt trykkfall. Ovnens spesielle arbeidsbetingelser er avhengig av det tilførte materiales egenskaper og deønskede produkter. Ledningenes eller rørspiralenes lengde og indre diameter i strålingssek-sjonen er utført slik at den ønskede oppholdstid og detønskede trykkfall tilveiebringes. Rørspiralene kan være vertikalt eller horisontalt anbragt innenfor fyrhuset med to eller flere rør seriekoblet ved hjelp av rørknær slik at det dannes en rørspiral. To eller flere rørspiraler kan danne en rørspiralmontasje. Rørene er anbragt inne i ovnen i et plan eller flere plan stort sett parallelle med hensyn til to motstående sider i fyrhuset, og flere brennere er anbragt i disse sider. Hver rørspiralmontasje kan ha sin egen konveksjonsforvarmningssone og sin egen bråkjølings- eller avkjølings sone.
Bråkjølingssonen er nær forbundet med utløpsåpningen for reaksjonsproduktene fra ovnen og tilveiebringer hurtig avkjøling av avløpet fra reaksjonstemperaturen ned til en temperatur ved hvilken reaksjonen i det vesentlige opphører. Det således av-kjølte avløp kan avkjøles videre ved hjelp av en vanlig varmeveksleranordning.
Det anvendte bråkjølingsapparat gir direkte avkjøling på overflater, er enkelt konstruert og lett å behandle. Det kan ha en hvilken som helst størrelse og er i alminnelighet konstruert for en spesiell anvendelse. Apparatet kan være horisontalt eller vertikalt anordnet. Avkjølingsenheten avkjøler hurtig varme væsker og gasser uten at fluidumets trykk forandres i vesentlig grad, d.v.s. at det avkjølede fluidums trykk ved utløpet av avkjølingsapparatet er i det vesentlige det samme som innløps-trykket. Materialet som skal avkjøles, kan strømme oppover eller nedover. Avkjøl-ingsapparatet kan drives slik at kjølemidlets sirkuleringshastighet er selvregulerende og istand til å avpasse seg innen visse grenser i forhold til den tilførte varmemengde. Avkjølingsmidlets sirkulasjonshastighet kan også kontrolleres ved hjelp av egnede pumpeanordninger.
Avkjølingsapparatet kan i det vesentlige bestå av tre konsentriske rør hvis vegger danner to ringformede kammere og et sentralt kammer. Avkjølingsfluidumet kan mates inn på toppen av apparatet og strømme inn i det sentrale kammer. Dette er ved den motsatte ende av innløpsenden i forbindelse med det første ringformede kammer. Kjølefluidumet kan strømme nedover i det sentrale kammer og oppover i det første ringformede kammer og strømme ut gjennom en åpning ved eller nær toppen av det første ringformede kammer. Det annet konsentriske rørs yttervegg utgjør en av-kjølende overflate. Det varme, gassformige materiale som skal avkjøles, kan kom-me inn ved avkjølingsanordningens bunn gjennom en åpning i det tredje konsentriske rør og strømme oppover gjennom det andre ringformede kammer og avkjøles ved direkte kontakt med den avkjølende overflate. Det avkjølede materiale kan strømme ut av avkjølingsapparatet gjennom et utløp anbragt nær det andre ringformede kammers topp.
Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning tiltegningene. Av tegningene viser
Fig. 1 en varmeovn for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte sett fra siden, idet en del av sideveggen er blitt fjernet for å vise den innvendige konstruksjon av ovnen.
Fig. 2 viser ovnen sett bakfra med en del av bakveggen fjernet for å vise et snitt langs linjen A - A på fig. 1. Fig. 3 viser en utførelsesform av avkjølingsapparatet for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte sett fra siden. Fig. 4 viser et snitt av avkjølingsapparatet ifølge fig. 3 langs linjen B - B og viser et tverrsnitt av de konsentriske rør og kjølerør. Fig. 5 viser en annen utførelsesform av avkjølingsapparatet sett fra siden. Fig. 6 viser et snitt av avkjølingsapparatet ifølge fig. 5 langs linjen C - C og viser de konsentriske rør og kjøleribber. Fig. 7 viser skjematisk et strømningsdiagram for en utførelsesform av den samlede fremgangsmåte og strømningen av de forskjellige prosesstrømmer.
Ved foreliggende fremgangsmåte kan et tilførselsmateriale benyttes som vil
gi spesielle kjemiske spesialprodukter.
Egnede tilførselsmaterialer er hydrocarboner som oppvarmes for termisk kracking. Blandt tilførselsmaterialer som kan behandles kan nevnes ethan, propylen, propan, butan, pentan og blandinger av disse, naftha, gassolje og råolje.
Ved en spesiell utførelse av fremgangsmåten krackes petroleumsfraksjoner med et kokepunktsområde av 26 - 400°C under fremstilling av olefiner.
Det foretrekkes å benytte petroleumsnafthafraksjoner som tilførselsmaterialer med et opprinnelig kokepunkt innen området 32 - 66°C og et sluttkokepunkt innen området 104 - 205°C. Tilførselsmaterialet krackes selektivt under fremstilling av olefiner , spesielt ethylen , med høyt utbytte.
Ved ^ermisk kracking av hydrocarboner ved fremstilling av olefiner tilsettes vanndamp som regel til tilførselsmaterialet. Avkjølingsapparatet kan benytte enhver ønsket type kjølevæske. Kjølevæsken kan være en væske som ved oppvarmning helt eller delvis fordamper. De foretrukne kjølemedia er væsker. Egnede væsker er "Dowtherm" , "Aroclors" , etc. og vann.
Den foretrukne kjølevæske er vann. Ved foreliggende utførelsesform benyttes avkjølingsapparatet for fremstilling av vanndamp med høy temperatur og trykk. Den gjenvundne varmeenergi ved avkjølingen kan benyttes for kraftfremstilling eller opp-varmningsformål.
Det har vist seg at dersom krackingen utføres med en kort oppholdstid, ved
høy temperatur og ved et forholdsvis lavt partialtrykk for hydrocarboner,økes utbyttet av olefiner, spesielt ethylen. Når utbyttet av ethylen og andre umettede forbindelser, som f .eks. acetylener og butadiener,økes, minsker utbyttet av mettede forbindelser, som hydrogen, methan og ethan.
Ved anvendelse av den beskrevne ovn stiger reaksjonsdeltagernes temperatur
kontinuerlig fra innløpet til reaksjonsspiralen, d.v.s. i ovnens strålevarmeseksjon,
til utløpet av reaksjonsspiralen. Temperaturøkningen foregår hurtigere til å begyn-ne med mens reaksjonsdeltagerne oppvarmes til det temperaturnivå ved hvilket reak-sjonshastigheten blir vesentlig, og derpå med en lavereøkningsgrad gjennom resten av reaksjonssonen på grunn av at krackingreaksjonene er endoterme reaksjoner.
Reaksjonsdeltagernes temperatur ved innløpet til reaksjonssonen kan være ca. 593 - 650°C , og temperaturen stiger til ca. 815 - 900°C ved utløpet. Med den om-talte oppholdstid menes reaksjonsdeltagernes oppholdstid i reaksjonssonen.
Foreliggende fremgangsmåte kan utføres for oppnåelse av en selektiv, kjemisk omdannelse av spesielle hydrocarboner. Hydrocarbontilførselsmaterialet kan fore-ligge i væske- eller dampform eller som en blanding av væske og damp. Hydrocarbonet foreligger som regel i dampform i reaksjonssonen. Tilførselsmaterialet forvarmes i alminnelighet i forvarmingssonen fra omgivelsestemperatur, d.v.s. 21 - 27°C, til en temperatur under den ved hvilken en merkbar reaksjon vil finne sted, d.v.s. 593 - 650°C . Under forvarmningstrinnet kan tilførselsmaterialet helt eller delvis fordampe avhengig av tilførselsmaterialets kokepunktsområde. Ved fremgangsmåter som benytter vanndamp, tilsettes vanndampen til tilførselsmaterialet før dette innføres i reaksjonssonen. Vanndamp kan f .eks. tilsettes på steder i forvarmningsseksjonen hvor tilførselsmaterialet er fordampet i en utstrekning av 70 - 90%. Når vanndampen tilsettes på denne måte, bevirker den fullstendig fordampning av tilførselsmaterialet ved å redusere hydrocarbonets partialtrykk. Vanndampen vir-ker også til å opprettholde et lavt partialtrykk for hydrocarbonet i reaksjonssonen.
Fremgangsmåten er spesielt anvendelig i forbindelse med termisk kracking av petroleumnafthafraksjoner. Innløpstemperaturen til strålevarmeseksjonen er ca. 593 - 650°C og utløpstemperaturen ca. 815 - 900°C. Tilførselshastigheten avpasses slik at tilførselsmaterialets massehastighet gjennom de for varmestråling utsatte rør-spiraler i ovnen er 73 - 171 kg/sek/m<2>tverrsnittsflate, fortrinnsvis 87 - 127 kg/sek/ m 2 , og mer spesielt 97 - 117 kg/sek/m 2 av reaksjonsrørets tverrsnitt. Massehastigheten ved anvendelse av vanndamp er basert på den samlede strøm av vanndamp og
hydrocarboner.
Ved termiske krackingprosesser nåes etterhvert som temperaturen øker, til-stander for en hvilken som helst angitt tilførselshastighet og partialtrykk for hydrocarboner hvorved forkoksning av ledningene og/eller tilsmussing av utstyret nedad fra ovnen inntreffer, og dette krever hurtig fjernelse av koks fra utstyret. Ved å anvende kort oppholdstid og høy temperatur,.kan høyere omdannelser oppnåes enn med vanlige fremgangsmåter hvor det benyttes lengere oppholdstid og en lavere temperatur, og dette gir som resultat at utbyttet av ethylen og andre umettede forbindelser forbedres. Det maksimale utbytte av ethylen øker ved økende omdannelsesnivå og __ved forbedring av selektiviteten med hensyn til ethylen.
Selektivitet og utbytte forbedres også ved å opprettholde et forholdsvis lavt partialtrykk i hydrocarbonets omdannelses- eller reaksjonssone. Partialtrykket i reaksjonssonen bestemmes av det samlede trykk ved ovnens utløp, mengden av fortynnende vanndamp i forhold til mengden av hydrocarbon og av trykkfallet i krackingspiralen.
For et spesielt forhold av vanndamp til hydrocarbon og et spesielt samlet
trykk ved utløpet av spiralen er det effektive, gjennomsnittlige partialtrykk for hydrocarbonet i reaksjonssonen lavere i en spiral som gir lavt trykkfall enn i en spiral som gir høyt trykkfall.
I den beskrevne ovn benyttes forholdsvis korte krackingspiraler, en forholdsvis høy massehastighet og en forholdsvis lav mengde fortynnende vanndamp, men det avstedkommes likevel et lavt partialtrykk for hydrocarboner i reaksjonssonen.
Dersom en krackingprosess for hydrocarboner f.eks. skal utføres for fremstilling av ethylen, kan hydrocarbontilførselen fortynnes med vanndamp i et vektforhold av vanndamp til hydrocarbontilførsel av 0,1 til 2 ,0 , fortrinnsvis 0 ,3 til 1,0 , og spesielt 0,4 til 0,8.
Tilførselsmaterialets oppholdstid i krackingspiralens strålevarmeseksjon kan være 0,10 til 0,50 sek. , fortrinnsvis 0,15 - 0,40 sek, og spesielt 0,20 til 0,40 sek. Ved de høye temperaturer som anvendes, finner krackingreaksjonene sted meget hurtig. For å hindre fremstilling av store mengder uønskede bi-produkter og for å hindre sterk avsetning av koks er det nødvendig hurtig å avkjøle de utstrømmende produktgasser fra strålevarmesonen ved en temperatur av 815 - 900°C til en temperatur ved hvilken krackingreaksjonen i det vesentlige opphører. Dette kan avstedkommes ved hurtig senkning av temperaturen med 55 - 333°C i en egnet varmeveksler, d.v.s. fra ca. 815 - 900°C til ca. 537 - 760°C. Avkjølingstrinnet utføres meget raskt i løpet av ca. 1 - 30 millisekunder, fortrinnsvis ca. 5-20 millisekunder, og spesielt i løpet av 5 - 15 millisekunder, etter at avløpsstrømmen har forlatt ovnens strålevarmesone. Det hurtige avkjølingstrinn er kritisk for høytemperaturprosessen med kort oppholdstid for kracking av hydrocarboner ved fremstilling av olefiner. Det har vist seg at dersom avkjølingstrinnet var noe mer enn ca. 30 millisekunder, kan vesentlige koksavsetninger oppstå i avkjølingsenhetens indre åpninger og i nedstrøms-utstyret.
Den beskrevne ovn kan anvendes for å tilveiebringe varme for et hvilket som helst formål for hvilket det er ønsket å oppvarme et fluidum til høy temperatur og for opprettholdelse av fluidumet ved den høye temperatur i kort tid og ved en forholdsvis høy massehastighet. Ovnen omfatter en strålevarmesone inneholdende strålevarme-brennere som gir en høy temperatur på den overflate som skal oppvarmes ved en høy gjennomsnittlig varmestrøm av 54.260 - 94.955 kcal/m^/h og fortrinnsvis 59.686 - 75.964 kcal/m<2>/h. Dette gir en maksimal rørtemperatur av ca. 1065°C. Ovnens strålevarmesone inneholder spiraler eller rør som kan ha et absolutt innløpstrykk av 2,1 - 5,3 kg/cm<2>og et absolutt utløpstrykk av 1,4 - 3,2 kg/cm<2>, og fortrinnsvis et absolutt innløpstrykk av 2 ,8 - 3,5 kg/cm<2>og et absolutt utløpstrykk av 1,7 - 2,5 kg/cm 2 . Trykkfallet gjennom rørspiralen er lavt og kan være 0,7- 2,1 kg/cm 2, fortrinnsvis 0,7 - 1,4 kg/cm . En av fordelene forbundet med ovnens konstruksjon er at fluidumet i de ledninger som skal oppvarmes, holdes ved et forholdsvis lavt trykk under oppvarmningen. Hydrocarbonets absolutte partialtrykk ved utløpet kan være 0 ,3 - 1,4 kg/cm 2 , fortrinnsvis 0,7- 1,1 kg/cm 2. Det foretrekkes å anvende et absolutt innløpstrykk for strålevarmespiralen av ca. 2,8 kg/cm<2>, og det foretrukne absolutte partialtrykk for hydrocarbonet ved utløpet kan være ca. 0,9 - 1,0 kg/cm . Ledningene som inneholder det fluidum som skal oppvarmes, kan være 18 - 64 meter lange, og hver ledning kan inneholde 2-8 rør av 6 - 14 meter lengde forbundet med 180° rørknær, og rørene kan ha en indre diameter av 50 - 66 mm. Ledningene er fortrinnsvis 27 - 46 meter lange og består av 3 - 5 rør med en lengde av 10 - 12 meter sammenbundet ved hjelp av 180° rørknær hvorved dannes en rørspiral med et plan stort sett parallelt med ovnsveggen og -brennerne. Ifølge en utførelses-form av ovnen er rørspiralene ca. 27 meter lange og omfatter tre rør av ca. 9 meters lengde forbundet ved hjelp av to 180° rørknær. Rørene har fortrinnsvis en indre diameter av ca'. 2-50 mm.
Ovnen kan inneholde en enkel eller en dobbelt rad med rør, og rørene kan være vertikalt eller horisontalt anbragt i ovnen. Det foretrekkes imidlertid å anvende en enkel rad med vertikalt anbragte rør.
I en krackingspiral som gir høyt trykkfall, minsker det samlede trykk i spiralen meget hurtig ved spiralens utløpsende. Dette gir en partialtrykkprofil i røret som passerer gjennom et maksimum nær spiralens utløp og i sonen med høy omdannelse, og dette maksimale partialtrykk for hydrocarbonet er vesentlig høyere enn partialtrykket ved spiralens utløp. I spiraler med stort trykkfall forekommer derfor et forholdsvis høyt partialtrykk for hydrocarbonet i den sone av spiralen hvor det kreves et lavt partialtrykk dersom det taes sikte på å oppnå maksimal selektivitet og omdannelse til olefiner.
Ved anvendelse av en rørspiral som i overensstemmelse med foreliggende fremgangsmåte har et lavt trykkfall samtidig som den drives under de samme betingelser
hva gjelder vanndampfortynning og trykk ved utløpet av spiralen som for en spiral med høyt trykkfall, vil det største partialtrykk i alminnelighet forekomme ved rørspiralens utløp og ikke i krackingspiralen i sonen med høy omdannelse, og dersom et maksimum skulle forekomme i spiralen, vil det største partialtrykk ikke være vesentlig høyere
enn partialtrykket ved spiralens utløp. For oppnåelse av høy selektivitet med høy omdannelse til olefiner anvendes et forholdsvis lavt partialtrykk for hydrocarbonet. Det samlede utløpstrykk fra ovnen kan være 1,7 - 2,1 kg/cm . Med et samlet ovnsutløp-
trykk av 1,7 - 2,1 kg/cm 2 bestemmes partialtrykket for hydrocarbonet ved utløpet av den mengde fortynningsvanndamp som anvendes pr. enhet av hydrocarbonet, og av hydrocarbonavløpets molekylvekt.
Vektsforholdet av vanndamp til hydrocarbon kan være 0,3 - 1,0, fortrinnsvis ca. 0,5. Ved kracking av naftha for dannelse av ethylen med et samlet utløps-trykk av ca. 1,7 kg/cm<2>og et vektsforhold av vanndamp til hydrocarbon av 0,5 vil hydrocarbonets partialtrykk ved spiralens utløp være ca. 1,0 kg/cm 2.
Med den høye temperatur og korte oppholdstid som anvendes i den beskrevne ovn, er det nødvendig hurtig å avkjøle ovnsavløpet tilstrekkelig under reaksjonstemperaturen til at reaksjonen i det vesentlige opphører. Dersom dette ikke gjøres, vil reaksjonen fortsette etter at avløpet har forlatt reaksjonssonen, og dette kan resul-tere i et dårligere produkt, nedsettelse av ethylenutbyttet og en øket produksjon av flerkjernede aromatiske forbindelser og/eller andre forbindelser med høyt kokepunkt. Slike produkter har en tilbøyelighet til å forårsake avsetning av koks på nedstrøms-anordningens vegger. Ved en temperatur av 871°C er reaksjonshastighetene så høye at en så lav oppholdstid i en bråkjølingssone som 50 millisekunder vil ha som resultat at en vesentlig reaksjon finner sted. Det er derfor viktig å bråkjøle avløpet meget hurtig etter at det forlater ovnen til en temperatur ved hvilken i det vesentlige ingen uheldige reaksjoner finner sted, f.eks. ved under 593 - 760°C.
Det anvendte avkjølingsapparat omfatter en innretning hvorved det varme ovns-avløp avkjøles i en ringformig passasje hvis ene eller begge overflater fungerer som en varmeoverføringsoverflate. Dette avkjølingsapparat er spesielt velegnet for hurtig å avkjøle varm gass med en liten minskning, i det vesentlige ingen forandring, eller en litenøkning i trykket til det fluidum som avkjøles, samtidig som det er istand til å danne høytrykksvanndamp på økonomisk måte.
Avkjølingsapparatet eller bråkjølingsenheten gir hurtig avkjøling av varme væsker eller gasser ved direkte varmeutveksling på avkjølende overflater. Varmeut-veksleren kan benyttes for avkjøling av væsker eller gasser og/eller for gjenvinning av varme og dannelse av vanndamp. For nærmere å klargjøre de betingelser som benyttes i forbindelse med apparatet, vil dette nærmere forklares i forbindelse med av-kjøling av et varmt, gassformig hycrocarbonavløp fra en krackingovn under anvendelse av høytrykksvann som avkjølingsmiddel. Gassens innløpstemperatur til bråkjøl-ingsenheten kan være ca. 732 - 900°C , og gassen avkjøles hurtig til 38 - 31 5°C. De varme gasser tilføres bråkjølingsenheten med en hastighet av 106 - 305 m/sek, fortrinnsvis 152 - 274 m/sek. Varmestrømningen ved avkjølingsapparatets innløp kan være så høy som 217.040 kcal/m<2>h, og avkjølingsapparatet kan ha en gjennomsnittlig varmestrømning av ca. 106.520 kcal/m 2h. Ved anvendelse av enheten ved de trykk som er angitt nedenfor, sirkuleres ca. 4,5 - 6,8 kg vann for hver 1/2 kg vanndamp som fremstilles. Konstruksjon og drift av enheten kan utføres slik at det i det vesent lige ikke vil forekomme noe trykkfall mellom innløpet for den varme gass og utløpet for den bråkjølte gass. Trykkfallet til det fluidum som skal avkjøles, kan holdes på 0 ,2 kg/cm2 , og fortrinnsvis under 0,07 kg/cm<2>. Vannet.innføres i enheten med et trykk av 70 - 140 kg/cm 2 og en temperatur av ca. 280 - 335 oC, fortrinnsvis med et trykk av 105 - 127 kg/cm 2 og en temperatur av ca. 313 - 327 oC. Dersom det ifølge oppfinnelsen benyttes termosifongvirkning for å tilveiebringe sirkulering av avkjøl-ingsmidlet, kan sirkuleringshastigheten være selvregulerende innenfor de konstruk-sjonsbegrensninger som foreligger, og automatisk avpasses i overensstemmelse med de forandringer som ofte oppstår i forbindelse med den nødvendige avkjøling.
Ved avkjøling av hydrocarbonstrømmer med høy temperatur og som inneholder en del forholdsvis høytkokende bestanddeler, er det nødvendig å holde avkjølingsover-flatene på en temperatur som er høy nok til at kondensering og avsetning av de høyt-kokende bestanddeler på de avkjølende overflater hindres, men det er også nødvendig å holde de avkjølende overflater tilstrekkelig kalde til at den nødvendige hurtige av-kjøling av avløps strømmen oppnåes.
Ovnen vil bli nærmere forklart under henvisning til fig. 1 og 2. Disse viser en type oppvarmningsapparat for varmebehandling av væsker og gasser.
Ovnen omfatter et lukket rom med en ytre kappe 14 og en innervegg 16 som omgir et oppvarmingskammer 17, og rør eller ledninger 3-6 danner en spiralmontasje anbragt sentralt inne i kammeret 17. Disse rør mottar det forvarmede materiale som skal omsettes og danner spiraler gjennom hvilke fluidumet strømmer.
Ovnsveggen består av en ytre kappe 14, en mellomliggende blokkisolering 15 og en innervegg av ildfast sten 16. Kammerets 17 innervegg 16 omfatter et ildfast materiale som er istand til å motstå den varme det vil utsettes for for hvert spesielt tilfelle. Kammeret 17 er i det vesentlige lukket bortsett fra passasjen 13 ved kammerets topp som danner et utløp for forbrenningsproduktene som forlater kammeret. Passasjen 13 inneholder forvarmningsrørene 7 som står i forbindelse med rørene 3 - 6. Rørene 7 er anbragt i ovnens konveksjonsvarmeseksjon og gjenvinner varme som ellers ville ha gått tapt. Fluidumet som skal oppvarmes tilføres gjennom ledningen 1 som står i forbindelse med rørene 7, strømmer gjennom forvarmningsrørene 7, d.v.s. konveksjonsforvarmningsseksjonen, og til varmestrålingsseksjonens hovedtil-førselsrør 2 og derfra inn i varmestrålingsseksjonen.
Fluidumet forvarmes således til en temperatur som er like under den ved hvilken det erønskelig å behandle eller å omsette materialet.
Ved kracking av hydrocarboner kan vanndamp tilføres i rørene 7 gjennom ledningene 54 og/eller 55, se fig. 7, for å lette fordampningen av det tilførte materiale og for å kontrollere hydrocarbonets partialtrykk i varmestrålingsseksjonen.
En rekke brennere 18 er anbragt på kammerets 17 motsatte sidevegger, og disse brennere er anordnet slik at strålevarmen fra disse bestråler rørene 3-6.
Brennerne 18 kan på vanlig måte tilføres naturgass eller annen brennbar gass fra samletanker, manifolder eller enkeltrør som står i forbindelse med hver brenner.
Metallkappen 14 danner ovnens yttervegg, og hele anordningen støttes av ben 22, Delene 20 og 21 består av rammeverk av stål som støtter ovnsveggene.
Den spesielle type varmestrålingsbrenner og de nærmere detaljer i forbindelse med denne behøver ikke å beskrives da de er velkjente og vanlige innenfor denne teknikk. En hvilken som helst type varmestrålingsbrenner som tilfører i det vesentlige all varme ved varmestråling, kan benyttes.
Rørene 3a, b og c er f.eks. anbragt loddrett inne i brennkammeret 17. Rør-ene har en lengde av ca. 8,5 meter og er seriekoblet ved hjelp av to 180° rørknær slik at det fåes en enkel rørspiral med en samlet lengde av ca. 27,5 meter. Rørenes innvendige diameter kan være 50 mm. Rørspiralene er understøttet oventil og styrt ved ovnsbunnen på vanlig måte. Innløpsrørene til hver spiralmontasje, d.v.s. rørene 3a, 4a, 5a, og 6a, er koblet til et samlerør 2 med innløpsåpning, og avløpsrørene 3c, 4c, 5c og 6c er koblet til et samlerør 11 for produktavløpet ved ovnens bunn. Rør-montasjens plan er stort sett parallelt med og på samme avstand fra to motsatte sider til brennkammeret. Brennerne 18 er anbragt i disse sider, se fig. 2.
Fire spiraler, f.eks. 3, 4, 5 og 6, kan være koblet til et øvre samlerør 2 og et nedre samlerør 11 og kan omfatte en spiralmontasje. Avhengig av den produkt-mengde som det er ønskelig å oppnå, kan en spesiell ovn konstrueres og inneholde så mange rørmontasjer som er nødvendig i en enkel ovn for å oppnå den ønskede ovns-kapasitet. En rørspiralmontasje kan også inneholde færre eller flere enn fire rør-spiraler. En ovn kan inneholde fra 1 til 20 rørspiralmontasjer, fortrinnsvis fra 4 til 10 rørspiralmontasjer.
Hver rørspiralmontasje kan forsynes med sin egen konveksjonsforvarmnings-spiral og bråkjølingsapparat for bråkjøling av de utstrømmende produktgasser. For-brenningsgassene fra konveksjonsseksjonen ledes til en skorstein som kan være felles for én eller flere konveksjonsseksjoner. Bråkjølingsenheten må være nært koblet til avløpssamlerøret for varmestrålingsseksjonens rørspiral slik at det fåes en hurtig temperaturreduksjonav de utstrømmende gasser fra varmestrålingsseksjonen.
Ledningen 12 står i forbindelse med avkjølingsanordningen og tilveiebringer en anordning ved hjelp av hvilken de varme utstrømmende gasser fra ovnens varmestrålingsseksjon kan ledes til avkjølingsapparatet.
Bråkjølingsanordningen er anbragt nær samlerrøret for de utstrømmende, varme gasser som skal avkjøles, og er slik utført at den varme avløpsstrøms temperatur reduseres i en viss utstrekning.
En utførelsesform av avkjølingsapparatet er nedenfor beskrevet under henvisning til fig. 3 og 4. Ifølge fig. 3 kan bråkjølingsanordningen omfatte tre vertikalt an- j bragte konsentriske sylindre eller rør, hvorav den ytre sylinder har en rekke rør an bragt med samme avstand fra hverandre. De varme utstrømmende gasser innføres i kjøleapparatet og avkjøles hurtig ved direkte varmeutveksling ved kontakt med to kjølende overflater.
Avkjølingsapparatet tilveiebringer en anordning for hurtig avkjøling av avløpet fra ovnen i tilstrekkelig grad til at reaksjonene i det vesentlige opphører slik at gassen kan overføres til en vanlig varmegjenvinningsutveksler med flere rør. Apparatet er en varmeutveksler i hvilken vanndamp med høyt trykk dannes. Bråkjølingsanord-ningens innløpsende er slik utformet at hastigheten til avløpsstrømmen fra ovnen gradvis senkes slik at hastighetmengden eller den kinetiske energi omdannes til basisk trykk. Den trykkgjenvinning som fåes, kan delvis, fullstendig eller mer enn kompensere friksjonstrykktapet gjennom anordningen avhengig av apparatets spesielle dimen-sjoner og de betingelser under hvilke det arbeider. Hurtig avkjøling av gassen fåes ved å lede gassen gjennom en avkjølt, ringformig passasje.
Det sentrale, konsentriske rør 32 har ved sin øvre ende et innløp 73. Ved
sin øvre ende bøyer det annet, konsentriske rør 34 innover rett under innløpet 73 og ender mot det sentrale rørs 32 vegg. Rørets 32 yttervegg og rørets 34 innervegg danner et ringformig rom 33. Avstandsstykker 48 holder røret 32 på jevn avstand fra rørets 34 innervegg. Røret 34 danner ved sin nedre ende et avrundet kammer som avsluttes i et avrundet endestykke 37. Det tredje konsentriske rør 36 avsluttes rett under rørets 34 topp. Over endepunktet for røret 36 er en ledning 74 i forbindelse med det ringformige rom 33 gjennom avløpsåpningen 75. Rørets 36 innervegg og rørets 34 yttervegg danner det andre ringformige kammer 35. Nær toppen av den ringformige passasje 35 er en avskjermningsring 46 anbragt som hindrer stillestå-ende produktgasser fra å akkumulere i det ringformige kammers øvre ende. Nær det ringformige kammers 35 øvre ende er også anbragt en tilkoblingsanordning 44 som står i forbindelse med den ringformige passasje 35 gjennom avløpsåpningen 45. Avskjermningsringen 46 og avstands stykkene 47 holder det konsentriske rør 34 på plass midt i det ringformige kammer 35.
Det konsentriske rørs 36 yttervegg kan være forsynt med en rekke med samme avstand fra hverandre anbragte rør 61 som er koblet sammen med og i nær kontakt med det konsentriske rørs 36 yttervegg. Disse rør er omtrent like lange som det konsentriske rørs 36 yttervegg og strekker seg opp til ledningen 44. Ved hjelp av delene 60 og 62 bøyer rørene 61 seg utover ved den øvre og nedre ende og står ved den øvre ende i forbindelse med ringledningen 50 og ved den nedre ende ved ringledningen 49. Ringledningen 49 har en forbindelseskanal 64 gjennom hvilken kjølemidlet passerer gjennom innløpet 63 og inn i ringledningen 49 og derfra oppover gjennom rørene 61. Rørene 61 står i forbindelse med den øvre ringledning 50, og kjølemidlet strømmer ut av ringledningen 50 gjennom utløpet 66 og kanalen 65.
Nesekonusen 38 utgjør en viktig del av avkjølingsapparatet. Denne er forbundet med endestykket 37 og konvergerer nedad slik at den danner en nesekonus. Nær end-en av det konsentriske rørs 34 rette del smalner det konsentriske rør 36 innad i samme retning som nesekonusen 38 slik at det fåes en innløpsåpning 43. Innløpsåpningens 43 tverrsnittsflate er utformet slik at den ringformige passasjes 40 tverrsnitt gradvis øker fra innløpsåpningen 43 til det ringformige rom som dannes av rørenes 34 og 36 vegger.
Avkjølingsapparatet kan konstrueres og dets størrelse avpasses slik at det kan benyttes i forbindelse med en hvilken som helst ønsket avkjøling. Et egnet apparat for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte kan ha en samlet lengde fra innløps-åpningen 73 for avkjølingsmidlet til innløpsåpningen 43 for de varme avløpsgasser av 6,0 - 7,3 meter. Det tredje konsentriske rørs indre diameter kan være 20 - 25 cm. Rørene 61 kan ha en indre diameter av ca. 2,5 - 5,0 cm. Ringledningenes 49 og 50 indre diameter kan være ca. 7,6- 10 cm. Tverrsnittsflaten til det sentrale kammer som dannes av røret 32 kan være 45 cm o. Det sentrale kammers lengde kan være 5,5- 6,0 meter. Det første ringformige kammers 33 tverrsnittsflate kan være ca.
77 ,5 cm<2>og ha en lengde av ca. 5 ,5 - 6,0 meter. Det andre ringformige kammers
35 tverrsnittsflate kan være ca. 129 cm o, og kammeret kan ha en lengde av ca. 4,9 -
5 ,5 meter, ikke innbefattet innløpsdelen. Gassinnløpets 43 tverrsnittsflate kan være
2 2
ca. 77 ,5 - 84 cm og gradvis øke til ca. 123 - 129 cm i rørets 34 rette del. Den avsmalnende nesekonus 38 kan ha en vinkel ved sin spiss av ca. 28 - 30°. Rørenes 61 samlede tverrsnittsflate kan være ca. 64,5 - 71,0 cm 2. Den samlede mengde av kjølemiddel som strømmer gjennom rørene 61 og den første ringformige passasje 33 kan, på vektsbasis, være ca. ti ganger større enn den samlede strøm av varme av-løpsgasser.
Varme gasser kommer med en hastighet av 213 - 244 meter pr. sekund inn i avkjølingsapparatet gjennom innløpsåpningen 43 og derfra inn i det andre ringformige kammer 35 hvor de avbremses til en hastighet av ca. 122 - 152 meter pr. sekund og strømmer ut av apparatet ved kammerets ende gjennom utløpsåpningen 45. Avkjøl-ingsvann innføres gjennom innløpsåpningen 73 og strømmer nedover i det konsentriske rørs 32 sentrale kammer, og en blanding av vann og vanndamp strømmer oppover i den første ringformige passasje 33 og ut nær toppen av den første ringformige passasje gjennom utløpsåpningen 75. Kjølevann kommer inn i den nedre ringledning 49 gjennom innløpsåpningen 63 og strømmer oppover i røret 61 og gir direkte kontaktav-kjøling for de varme avløpsgasser fra ovnen på overflaten til rørets 36 innervegg. Rørets 36 indre overflate og rørets 34 ytre overflate utgjør de to avkjølende overflater for den varme gass.
Blandingen av vanndamp og vann strømmer oppover i rørene 61 inn i ringledningen 50 og ut gjennom utløpsåpningen 66.
Innløpssprederen eller nesekonusen 38 sikrer en gradvis økning i tverrsnittsflate for gassene som strømmer inn gjennom åpningen 43, hvorved trykket til de varme gasser gradvis økes etterhvert som gasshastigheten avtar. Spredningskonusen 38 sikrer jevn gassfordeling mellom kjøleflatene 36 og 34 uten at det oppstår hvirvel-strømmer i gasstrømmen. Trykkøkningen i gassen forårsaket ved den gradvise økning av innløpsåpningens tverrsnittsflate vil kompensere en vesentlig del av det trykk-tap som gassen utsettes for på grunn av friksjonen. Trykket til den avkjølte utløps-gass vil være omtrent det samme som trykket til den varme innløpsgass. Passasjen 40 er slik avpasset i størrelse at det fåes en gradvis økning i den tverrsnittsflate gjennom hvilken de varme gasser strømmer. Den gradviseøkning tilveiebringes ved hjelp av nesekonusens 38 avsmalnende form og rørets 36 konvergerende vegg 39.
Den gradvise økning i tverrsnittflate forårsaker en gradvis minskning av gasshastigheten som igjen følges av etøket gasstrykk slik at den samlede energi beholdes.
Vinkelen til nesekonusen 38 og innløpsrøret 39 er valgt slik at økningen i tverrsnittsflate for det ringformige rom mellom konusen 38 og røret 39 pr. lengdeenhet er lik økningen i tverrsnittsflate pr. lengdeenhet for et konisk rør med en divergensvinkel av 4 - 7°, fortrinnsvis 5°. Konusens 38 vinkel og den konvergerende vegg 39 i den grad den tilsvarer vinkelen til konus 38, gir den nødvendige, gradvise økning i tverrsnittsflate. Nesekonusens vinkel kan være 25 - 30°. Vinkelen til den konvergerende vegg 39 kan være 20 - 25°. Konusens 38 lengde kan være 20 - 30 cm. Avkjølingskammeret, d.v.s. det andre ringformige kammer 35, har samme tverrsnittsflate over hele sin lengde.
Fig. 4 viser et tverrsnitt av kjøleapparatet langs linjen B - B på fig. 3. Fig.
4 viser en endeseksjon av rørene 61 og den måte på hvilken de er forbundet ved hjelp
av sveisesømmer 70 til det konsentriske rørs 36 yttervegg. Et egnet varmeoverfør-ingsmateriale 71 kan anvendes som fyllmateriale i rommet mellom rørene 61 og for å forbedre varmeoverføringen mellom de varme gasser og kjølemidlet. Fig. 5 og 6 gjengir en annen utførelsesform av kjøleapparatet. Ifølge denne avkjøles de varme gasser hovedsakelig ved direkte kontakt med det konsentriske rørs 34 yttervegg. For å forbedre varmeoverføringen mellom røret 34 og de varme gasser kan røret 34 inneholde flere kjøleplater 56 som stikker inn i de varme gasser i det ringformige rom 35. Fig. 7 viser skjematisk en foretrukken utførelsesform ifølge foreliggende fremgangsmåte under anvendelse av reaktorovnen og avkjølingsenheten. En petroleumsnafthafraksjon med et kokepunktområde av 32 - 190°C innføres gjennom ledningen 1 inn i konveksjonsforvarmningsseksjonen 7 hvor den oppvarmes fra omgivende temperatur til en temperatur av ca. 537 - 593°C. Vanndamp i et vektsforhold av vanndamp til hydrocarbon av ca. 0 ,4 til 0,8 innføres i forvarmningsseksjonen 7 på et punkt hvor ca. 90% av nafthafraksjonen er fordampet. Blandingen av forvarmet hydrocarbon og vanndamp innføres med en temperatur av ca. 537 - 593°C gjennom rørspiralenes 3 - _6 innløpsåpninger. Det tilførte materiale oppvarmes i rørspiralene fra en temperatur
av ca. 537 - 593°C til en temperatur ved utløpet av rørspiralene av ca. 900°C.
Under de nevnte betingelser er hydrocarbonets partialtrykk ved rørspiralens utløp
ca. 0,8 - 1,0 kg/cm . Fluidumets oppholdstid i ovnens varmestrålingsseksjon er ca. 0 ,20 - 0,25 sek. Massehastigheten for hydrocarbonet og vanndampen i rørspiral-ene er ca. 87 - 127 kg/sek/m<2>tverrsnittsflate av rørspiralene. Trykket ved innløp-et til den varmebestrålte rørspiral er ca. 3 ,2 kg/cm 2, og avløpsgassenes trykk ved rørspiralens utløp er ca. 1,8 kg/cm 2. De varme avløpsgasser innføres gjennom ledningen 12 i kjøleapparatet med en gasshastighet av ca. 244 meter pr. sekund.
De varme gasser innføres i kjøleren med en temperatur av ca. 900°C gjennom inn-løpsåpningen 43. De avkjølte gasser avtrekkes fra kjøleren gjennom utløpsåpningen 45 som står i forbindelse med ledningen 107. Gassene avkjøles hurtig i løpet av ca. 10 - 20 tusendedels sekund til en temperatur av ca. 648 - 760°C og overføres til en vanlig kjøleanordning for ytterligere avkjøling og til et vanlig separasjonsanlegg for olefiner for utskillelse og gjenvinning av ethylen. Gasstrykket i ledningen 107 er ca. 1,8 kg/ cm 2.
Fig. 7 viser et termosifong-kjøleapparat for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte. Kjølevann fra vanndampbeholderen 100 innføres gjennom ledningen 103 og ledningen 108 med en temperatur av ca. 315 O C og et trykk av ca. 112 kg/cm 2. Kjøle-midlet strømmer gjennom ledningen 108 inn i ringledningen 49 og oppover i rørene 61 hvor det delvis omdannes til vanndamp. Blandingen av vanndamp og vann strømmer inn i ringledningen 50 og gjennom ledningene 106 og 104 tilbake til vanndampbeholderen 100. En blanding av vanndamp og vann fra den første ringformige passasje 33 (se fig. 3) strømmer ut gjennom utløpsåpningen 75 og inn i ledningene 105 og 104 tilbake til vanndampbeholderen 100. Da vannet har større egenvekt enn blandingen av vanndamp og vann, fåes en termosifongstrøm av kjølevann gjennom kjøleapparatet. Innenfor konstruksjonsmessige begrensninger er kjøleapparatet selvregulerende, og jo høyere temperaturen og strømningshastigheten til gassene inn i avkjølingsenheten er, jo hurtigere vil kjølevæskens sirkuleringshastighet være.
Mettet vanndamp ved en temperatur av ca. 315 O C og et trykk av ca. 112 kg/cm<2>kan avtrekkes fra vanndampbeholderen 100 gjennom ledningen 101, og varmeenergien kan gjenvinnes. Vann tilføres vanndampbeholderen 100 gjennom ledningen 102.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes i forbindelse med andre kjente prosesser. Ovnen og den måte på hvilken den benyttes kan selvfølgelig finne anvendelse for oppvarmning av gasser eller væsker eller for utførelse av spesielle kjemiske reaksjoner. På samme måte kan avkjølingsapparatet finne flere anvendel-ser for avkjøling av strømmer fra andre prosesser, for varmeutveksling etc.
Eksempel 1.
En petroleumsnafthafraksjon fra Kuwait crude oil og med de følgende egenskaper ble benyttet:
Vanndamp blandes med hydrocarbontilførselsmaterialet i et vektsforhold av vanndamp til hydrocarbon av 0 ,7. Blandingen oppvarmes i forvarmningsseksjonen til ca. 593 o C og innføres i krackingspiralene med et innløpstrykk av ca. 2,8 kg/cm 2. Ca. 460 kg/h hydrocarbontilførsel pr. rørspiral eller 1842 kg/h pr. montasje bestående av fire rørspiraler, innføres i ovnen. I ovnens varme strålings seksjon oppvarmes blandingen av vanndamp og hydrocarbon gradvis fra ca. 593°C til en temperatur av ca. 885°C ved rørspiralens utløp. Tilførselsmaterialet krackes termisk i rør-spiralen med en oppholdstid av 0,23 sek. Tilførselsmaterialet krackes termisk under meget strenge betingelser og ved et lavt partialtrykk for hydrocarbon og gir et godt utbytte av ethylen. Et utbytte av ca. 30 vekt% ethylen fåes, basert på en enkel gjen-nomstrømning. Avløpsgassenes temperatur ved rørspiralens utløpsåpning er ca. 885 o C, utløpstrykket ca. 1,8 kg/cm 2 og hydrocarbonets partialtrykk ca. 0 ,8 kg/cm 2. Avløpsgassene avkjøles hurtig fra ca. 885°C til ca. 648°C i løpet av mindre enn ca. 15 tusendedels sekund. Utløpstrykket til den avkjølte gass fra bråkjølingsapparatet er ca. 1,7 kg/cm 2 . Kjølevann med en innløpstemperatur av ca. 315 oC og et trykk av ca. 112 kg/cm<2>sirkuleres ved et vektforhold av kjølemiddel til varm gass av ca. 10 til 1. Temperaturen til vanndamp-blandingen som strømmer ut av bråkjølingsappa-ratet, er ca. 315°C , og ca. 0,5 kg vanndamp dannet pr. 6,8 kg sirkulert vann. Av-løpsgassenes produktfordeling er som følger:
Hydrocarboner fra ovn, vekt% av påmatning
Dette eksempel viser bruk av foreliggende oppfinnelse ved fremstilling av ethylen fra et nafthatilførselsmateriale inneholdende en vesentlig mengde parafiner.
Eksempel 2.
En nafthaf raks jon fra Nigerian crude oil krackes termisk for fremstilling av olefiner. Fraksjoner har følgende egenskaper:
Vanndamp blandes med hydrocarbontilførselen i et vektsforhold av vanndamp til hydrocarbon av 0 ,5. Blandingen oppvarmes i forvarmningsseksjonen til ca.
593°C og innføres i krackingspiralene med et innløpstrykk av ca. 3 ,0 kg/cm<2>. Ca. 522 kg hydrocarbon-tilførsel pr. time pr. spiral eller ca. 2087 kg pr. time pr. montasje bestående av. fire rørspiraler tilføres ovnen. I ovnens varmestrålingsseksjonøkes temperaturen til blandingen av vanndamp og hydrocarbon gradvis fra ca. 593°C til en temperatur ved utløpet av spiralen av ca. 896°C. Tilførselen krackes termisk i rørspiralen med en oppholdstid av 0,25 sek. Tilførselsmaterialet krackes termisk under meget strenge betingelser og ved et lavt partialtrykk for hydrocarbonet og gir et meget godt utbytte av ethylen. Utbyttet var ca. 24 vekt% basert på en enkel gjennomstrømning. Avløpsgassenes temperatur ved rørspiralens utløp er
ca. 896 o C , trykket ca. 1,8 kg/cm 2 og partialtrykket for hydrocarbon ca. 1,0 kg/cm 2. Avløpsgassene avkjøles hurtig fra en temperatur av ca. 896°C til ca. 648°C i løpet av under 15 tusendedels sekund. Trykket til den avkjølte gass ved utløpet av bråkjølings-enheten er ca. 1,7 kg/cm<2>.
Arbeidsbetingelsene for bråkjølingsenheten er omtrent de samme som i eksempel 1.
Avløpsgassenes produktfordeling er som følger:
Dette eksempel viser den omdannelse og produktfordeling som fåes ved et nafthatilførselsmateriale som inneholder en forholdsvis stor mengde nafthener sam-menlignet med nafthatilførselsmaterialet som ble benyttet i eksempel 1 og som inneholder en forholdsvis stor mengde parafiner.
Krackingovnen benyttet i forbindelse med de ovennevnte eksempler inneholder spiraler i varmestrålingsseksjonen med en innvendig diameter av ca. 50 mm. Hver spiral består av tre rør av omtrentlig samme lengde forbundet ved hjelp av to 180° rørknær slik at det fåes en rørspiral med en lengde av ca. 27 ,5 meter.

Claims (1)

  1. Fremgangsmåte ved fremstilling av aluminiumkasseroller med innvendig gradering i den sylindriske sarg, hvor kasserollen fremstilles ved trykking av en rondell med en trykketrinse over en stiv patron, hvoretter råemnet behandles med en slettetrinse,karakterisert vedat trykkingen med trykketrinsen foretas med et såpass sterkt trykk på en patron med inngravert gradering at den endelige veggtykkelse på over 1,5 mm tilnærmet opp-nåes i hele sargens: (2) høyde, hvoretter kasserollen behandles med slettetrinsen med et trykk som ikke overskrider det som skal til for å slette sporene fra trykketrinsen, og samtidig å utvide kasserollen så meget at den kan tas av fra patronen uten beskadigelse av den fra den innvendige sargflate fremstikkende gradering (4),.
NO167963A 1966-06-13 1967-05-02 NO120373B (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US557005A US3403722A (en) 1966-06-13 1966-06-13 Cooling apparatus and process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO120373B true NO120373B (no) 1970-10-12

Family

ID=24223680

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO167963A NO120373B (no) 1966-06-13 1967-05-02
NO00911/70A NO127262B (no) 1966-06-13 1970-03-13

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO00911/70A NO127262B (no) 1966-06-13 1970-03-13

Country Status (12)

Country Link
US (1) US3403722A (no)
AT (2) AT303774B (no)
BE (1) BE697761A (no)
CH (1) CH516129A (no)
DE (1) DE1551536B2 (no)
ES (1) ES339396A1 (no)
GB (2) GB1165908A (no)
GR (1) GR32928B (no)
IL (1) IL27809A (no)
NL (1) NL151500B (no)
NO (2) NO120373B (no)
SE (1) SE357821B (no)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3583476A (en) * 1969-02-27 1971-06-08 Stone & Webster Eng Corp Gas cooling apparatus and process
DE3238513A1 (de) * 1982-10-18 1984-04-19 Anton Steinecker Maschinenfabrik Gmbh, 8050 Freising Doppelrohr-waermetauscher
US5427655A (en) * 1990-11-29 1995-06-27 Stone & Webster Engineering Corp. High capacity rapid quench boiler
US5981818A (en) * 1995-03-21 1999-11-09 Stone & Webster Engineering Corp. Integrated cracking and olefins derivative process utilizing dilute olefins
EP2180250A1 (de) * 2008-09-09 2010-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Durchlaufdampferzeuger
US9011620B2 (en) * 2009-09-11 2015-04-21 Technip Process Technology, Inc. Double transition joint for the joining of ceramics to metals
ES2428942B1 (es) * 2013-08-07 2014-09-29 Abengoa Hidrógeno, S.A. Generador de vapor de agua
US20240034699A1 (en) 2022-07-28 2024-02-01 Chevron Phillips Chemical Company, Lp Flexible Benzene Production Via Selective-Higher-Olefin Oligomerization of Ethylene

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2475025A (en) * 1946-10-26 1949-07-05 Universal Oil Prod Co Reactor for close temperature control
US3144080A (en) * 1961-03-02 1964-08-11 Schmidt Sche Heissdampf Heat exchanger for the cooling of freshly cracked gases or the like

Also Published As

Publication number Publication date
AT303774B (de) 1972-12-11
DE1551536A1 (de) 1970-04-02
GR32928B (el) 1967-10-05
DE1551536B2 (de) 1977-07-07
BE697761A (no) 1967-10-30
NO127262B (no) 1973-05-28
ES339396A1 (es) 1968-05-01
GB1165905A (en) 1969-10-01
NL6706069A (no) 1967-12-14
CH516129A (fr) 1971-11-30
SE357821B (no) 1973-07-09
IL27809A (en) 1971-10-20
US3403722A (en) 1968-10-01
NL151500B (nl) 1976-11-15
AT321438B (de) 1975-03-25
GB1165908A (en) 1969-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910008564B1 (ko) 탄화수소 원료의 수증기 열분해 방법
US7247765B2 (en) Cracking hydrocarbon feedstock containing resid utilizing partial condensation of vapor phase from vapor/liquid separation to mitigate fouling in a flash/separation vessel
US7977524B2 (en) Process for decoking a furnace for cracking a hydrocarbon feed
IL27808A (en) Heating apparatus and process
EP2310472B1 (en) Process for the on-stream decoking of a furnace for cracking a hydrocarbon feed
GB1165907A (en) Process for Thermally Cracking Hydrocarbons
BRPI0615643B1 (pt) métodos para produção de olefina e para operar uma planta de produção de olefina
JPS6410036B2 (no)
US3910347A (en) Cooling apparatus and process
SU1613481A1 (ru) Печь дл термического разложени газообразных или жидких углеводородов
NO170404B (no) Fremgangsmaate for termisk konvertering av metan til hydrokarboner med hoeyere molekylvekt
NO120373B (no)
US7648626B2 (en) Process for cracking asphaltene-containing feedstock employing dilution steam and water injection
US5427655A (en) High capacity rapid quench boiler
JPH0745669B2 (ja) 炭化水素の水蒸気分解方法
CN101218322B (zh) 烃热解排出物的加工方法
US2113536A (en) Production of unsaturated hydrocarbon gases
US2016798A (en) Process for pyrolitic decomposition of hydrocarbons
US2260152A (en) Method for controlling heat in catalytic reactions
NO167964B (no) Manoevreringsanordning ved luftputefartoeyer.
KR850001272B1 (ko) 탄화수소의 열분해 방법 및 장치
US2574088A (en) Furnace for converting hydrocarbons
CN106635123A (zh) 采用富氧燃烧的多程炉管的裂解炉
US2046501A (en) Process for the pyrolytic decomposition of hydrocarbons
WO2003095590A1 (en) Improved cracking of hydrocarbons