PL196692B1 - Grzejnik do pirolizy - Google Patents

Grzejnik do pirolizy

Info

Publication number
PL196692B1
PL196692B1 PL364716A PL36471602A PL196692B1 PL 196692 B1 PL196692 B1 PL 196692B1 PL 364716 A PL364716 A PL 364716A PL 36471602 A PL36471602 A PL 36471602A PL 196692 B1 PL196692 B1 PL 196692B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
burners
hearth
floor
heater
base
Prior art date
Application number
PL364716A
Other languages
English (en)
Other versions
PL364716A1 (pl
Inventor
Erwin M.J. Platvoet
Robert J. Gartside
Original Assignee
Abb Lummus Global Inc
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 Abb Lummus Global Inc filed Critical Abb Lummus Global Inc
Publication of PL364716A1 publication Critical patent/PL364716A1/pl
Publication of PL196692B1 publication Critical patent/PL196692B1/pl

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00477Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00504Controlling the temperature by means of a burner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/192Details relating to the geometry of the reactor polygonal
    • B01J2219/1923Details relating to the geometry of the reactor polygonal square or square-derived
    • 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
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/405Limiting CO, NOx or SOx emissions
    • 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
    • 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
    • C10G2400/22Higher olefins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

1. Grzejnik do pirolizy w eglowodorów, zawie- rajacy radiacyjn a stref e grzania, maj ac a pod lo- gowy trzon, doln a cz esc s asiaduj ac a z i si ega- j ac a do góry od wspomnianego trzonu i górn a cz esc, biegn ac a do góry od wspomnianej dolnej cz esci; przynajmniej jedn a rurow a cewk e grzej- n a do przetwarzania w eglowodorów, usytuowa- n a w radiacyjnej strefie grzania i biegn ac a za- równo do górnej cz esci jak i dolnej cz esci oraz liczne palniki trzonowe, usytuowane w s asiedz- twie pod logowego trzonu, skierowane do góry w celu emitowania pionowo p lomieni przez doln a cz esc i do górnej cz esci, znamienny tym, ze na pod logowym trzonie (42) s a umieszczone liczne palniki bazowe (50) w celu emisji p lomieni w kontakcie z pod logowym trzonem (42) i wy- twarzaj ac w ten sposób ogrzan a, promieniuj ac a powierzchni e trzonu (42). PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196692 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 364716 (13) (22) Data zgłoszenia: 24.04.2002 (51) Int.Cl.
C10G 9/04 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
24.04.2002, PCT/US02/13096 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
31.10.2002, WO02/85623 PCT Gazette nr 44/02 (54)
Grzejnik do pirolizy
(30) Pierwszeństwo: 24.04.2001,US,09/841,277 (73) Uprawniony z patentu: ABB LUMMUS GLOBAL INC.,Bloomfield,US
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 13.12.2004 BUP 25/04 (72) Twórca(y) wynalazku: Erwin M.J. Platvoet,Jersey City,US Robert J. Gartside,Summit,US
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08 (74) Pełnomocnik: Anna Szafruga, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
(57) 1. Grzejnik do pirolizy węglowodorów, zawierający radiacyjną strefę grzania, mającą podłogowy trzon, dolną część sąsiadującą z i sięgającą do góry od wspomnianego trzonu i górną część, biegnącą do góry od wspomnianej dolnej części; przynajmniej jedną rurową cewkę grzejną do przetwarzania węglowodorów, usytuowaną w radiacyjnej strefie grzania i biegnącą zarówno do górnej części jak i dolnej części oraz liczne palniki trzonowe, usytuowane w sąsiedztwie podłogowego trzonu, skierowane do góry w celu emitowania pionowo płomieni przez dolną część i do górnej części, znamienny tym, że na podłogowym trzonie (42) są umieszczone liczne palniki bazowe (50) w celu emisji płomieni w kontakcie z podł ogowym trzonem (42) i wytwarzając w ten sposób ogrzaną, promieniującą powierzchnię trzonu (42).
PL 196 692 B1
Opis wynalazku
Niniejszy wynalazek odnosi się do grzejnika do pirolizy węglowodorów, a w szczególności do grzejnika do krakingu parą parafin w celu wytwarzania olefin.
Kraking parą lub piroliza węglowodorów w celu wytwarzania olefin jest niemal wyłącznie wykonywana w rurowych cewkach, umieszczonych w grzejnikach. Proces pirolizy jest uważany za serce fabryki olefin i ma znaczny wpływ na ekonomię całej fabryki.
Wsad węglowodorowy może być dowolnym spośród wielu typowych wsadów do krakingu, takich jak metan, etan, propan, butan, mieszaniny tych gazów, ciężkie benzyny, oleje napędowe itd. Strumień produktu zawiera różne komponenty, których koncentracje są zależne częściowo od wyboru wsadu. W tradycyjnym procesie pirolizy, odparowany wsad jest wprowadzany wraz z parą rozcieńczającą do rurowego reaktora wewnątrz grzejnika. Ilość wymaganej pary rozcieńczającej jest zależna od wybranego wsadu: lżejszy wsad, na przykład etan, wymaga mniej pary (0,2 funta/funt wsadu), podczas gdy cięższe wsady, takie jak ciężka benzyna i olej napędowy, wymagają stosunku pary do wsadu równego od 0.5 do 1.0. Para rozcieńczająca ma podwójną funkcję: obniża ciśnienie cząsteczkowe węglowodoru i redukuje szybkość nawęglania cewek pirolizy.
W typowym procesie pirolizy, mieszanina pary i wsadu jest wstę pnie ogrzewana do temperatury tuż poniżej wartości inicjującej reakcję krakingu, zwykle 650°C. Wstępne ogrzewanie jest wykonywane w konwekcyjnej sekcji grzejnika. Nastę pnie mieszanina jest przepuszczana do sekcji radiacyjnej, gdzie następują reakcje pirolizy. Ogólnie, czas przebywania w cewce pirolizy jest w zakresie od 0,2 do 0,4 sekund, zaś temperatury wylotowe dla reakcji są rzędu od 700 do 900°C. Reakcje, które powodują przekształcenie nasyconych węglowodorów na olefiny są silnie endotermiczne i wymagają doprowadzenia dużych ilości ciepła. Doprowadzanie ciepła musi następować przy podwyższonych temperaturach reakcji. Znane jest ogólnie w danej branży, że dla większości wsadów, a w szczególności dla cięższych wsadów, takich jak ciężka benzyna, krótsze czasy przebywania powodują większą selektywność dla etylenu i propylenu, ponieważ mniej jest wtórnych reakcji degradacyjnych. Stwierdzono również, że im niższe ciśnienie cząstkowe węglowodoru w środowisku reakcji, tym selektywność jest większa.
Temperatury gazów spalinowych w sekcji radiacyjnej grzejnika są zwykle większe od 1100°C. W tradycyjnej konstrukcji, okoł o 32 do 40% ciepł a wprowadzanego w wyniku spalania paliwa w grzejniku jest przekazywane do cewek w sekcji radiacyjnej. Równowaga ciepła jest odtwarzana w sekcji konwekcyjnej albo przy wstępnym ogrzewaniu wsadu, albo przy wytwarzaniu pary. Przy danym ograniczeniu ze strony małej objętości rury, służącej do uzyskiwana krótkich czasów przebywania i dużych temperatur procesu, przekaz ciepła w rurze reakcyjnej jest trudny. Stosowane są duże strumienie ciepła, zaś robocze temperatury metalu rury są bliskie ograniczeniom mechanicznym nawet dla egzotycznych metalurgii. W większości przypadków, temperatury metalu rury ograniczają wartość, do której czas przebywania może zostać skrócony, w wyniku kombinacji wyższych temperatur procesu, wymaganych na wyjściu cewki i skróconej długości rury (zatem pola powierzchni rury), czego efektem jest większy strumień, a zatem wyższe temperatury metalu rury. Koszt reakcyjnej rury z egzotycznego metalu, usytuowanej w sekcji radiacyjnej grzejnika do krakingu, stanowi znaczną część kosztu grzejnika, zatem ważne jest pełne wykorzystanie jej. Wykorzystanie jest określone jako działanie przy możliwie dużych i jednorodnych strumieniu ciepła i temperaturze metalu, odpowiednio do ograniczeń konstrukcyjnych grzejnika. Oznacza to minimalizowanie liczby i długości rur i całego metalu, wymaganych dla danej pojemności pirolizy.
W wię kszoś ci pieców do krakingu ciepł o jest dostarczane przez palniki trzonowe, które są zainstalowane w podłodze skrzyni ogniowej i płoną pionowo, wzdłuż ścian. Ze względu na charakterystyczny kształt płomienia z tych palników, wytwarzany jest nierówny profil strumienia ciepła. Typowy profil wykazuje maksymalny strumień ciepła w pobliżu środka wysokości skrzyni ogniowej, zaś części górna i dolna skrzyni ogniowej pozostają stosunkowo zimne. W wybranych grzejnikach zainstalowane są promiennikowe palniki ścienne w górnej części bocznych ścian, w celu zrównoważenia profilu strumienia ciepła w górnej części. Typowe powierzchniowe profile strumienia ciepła i profile temperatury metalu dla palnika trzonowego i dla kombinacji palników trzonowego i ściennego, przy tej samej szybkości uwalniania ciepła, wykazują mały strumień ciepła i niską temperaturę metalu w dolnych częściach skrzyni ogniowej, co oznacza, że cewka w tej części jest słabiej wykorzystywana. Poprawienie profilu strumienia ciepła w palniku trzonowym jest trudne, ze względu na dodatkowe wymagania odnoszące się do NOX i ze względu na stale rosnące wymaganie uwalniania przez palnik więkPL 196 692 B1 szych ilości ciepła. Innym sposobem zrównoważenia profilu ciepła jest stosowanie tylko ściennych palników, ale ponieważ maksymalne uwalnianie ciepła przez ścienny palnik jest około 10 razy mniejsze niż w przypadku palnika trzonowego, liczba palników stała by się zbyt duża.
Podsumowanie wynalazku
Niniejszy wynalazek odnosi się do grzejników do pirolizy, w szczególności do krakingu węglowodorów do produkcji olefin, z układem palnika w skrzyni ogniowej, poprawiającym profile strumienia ciepła i temperatury metalu. Celem jest dostarczenie układu palnika, który obejmuje palniki ogrzewające podłogę skrzyni ogniowej, tak że działa ona jako powierzchnia radiacyjna, w celu zwiększenia strumienia ciepła płynącego do rur reakcyjnych w dolnej części skrzyni ogniowej i wytwarzania bardziej jednorodnego, pionowego profilu strumienia ciepła wzdłuż wysokości skrzyni ogniowej. Palniki podłogowe są zwane palnikami bazowymi i działają wraz z pionowo płonącymi palnikami trzonowymi i opcjonalnie z palnikami ś ciennymi w górnej części skrzyni ogniowej. Innym celem jest zwię kszenie całkowitego ciepła, przekazywanego radiacyjnie do cewki krakingowej bez zwiększania temperatury metalu cewki.
Krótki opis rysunków
Figura 1 przedstawia uproszczoną reprezentację przekroju poprzecznego typowego, dotychczasowego grzejnika do pirolizy.
Figura 2 przedstawia wykres, pokazujący typowy powierzchniowy profil strumienia ciepła wzdłuż wysokości dotychczasowego grzejnika do pirolizy.
Figura 3 przedstawia wykres, pokazujący typowy profil temperatury metalu wzdłuż wysokości dotychczasowego grzejnika do pirolizy.
Figury 4A i 4B są uproszczonymi reprezentacjami przekroi czynnych grzejników do pirolizy, ilustrującymi dwie odmiany konfiguracji palnika według niniejszego wynalazku.
Figura 5 przedstawia widok perspektywiczny dolnego fragmentu jednej części grzejnika do pirolizy, ilustrujący palniki bazowe i palniki trzonowe.
Figura 6 ilustruje przykład palnika bazowego według jednego przykładu wykonania wynalazku.
Figura 7 przedstawia przekrój poprzeczny alternatywnego palnika bazowego, zawierającego porowaty palnik ceramiczny.
Figury 8A do 8D przedstawiają wykresy, pokazujące powierzchniowy strumień ciepła wzdłuż wysokości grzejnika do pirolizy dla czterech różnych pomiarów, porównujących grzejnik dotychczasowego typu z grzejnikiem według niniejszego wynalazku z palnikami bazowymi.
Figura 9A do 9D przedstawiają wykresy, pokazujące średnią temperaturę metalu, również wzdłuż wysokości grzejnika dla czterech pomiarów, porównujących grzejnik dotychczasowy z grzejnikiem według wynalazku w funkcji położenia wzdłuż cewki dla dotychczasowego rozwiązania.
Opis korzystnych przykładów wykonania
Przed opisaniem detali korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, zostanie opisany typowy, dotychczasowy grzejnik do pirolizy, wraz z wykresami, pokazującymi robocze parametry tych grzejników. Figura 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez dotychczasowy grzejnik. Grzejnik ma radiacyjną strefę grzania 14 i konwekcyjną strefę grzania 16. W konwekcyjnej strefie grzania 16 są umieszczone powierzchnie wymiany ciepła 18 i 20, które w tym przypadku służą do wstępnego ogrzewania wsadu węglowodorowego 22. Strefa ta może również zawierać powierzchnie wymiany ciepła do wytwarzania pary. Ogrzany wsad ze strefy konwekcyjnej jest wprowadzany w 24 do cewki grzejnej, ogólnie oznaczonej przez 26, usytuowanej w radiacyjnej strefie 14. Produkt krakingu opuszcza cewkę grzejną 26 w 30. Cewki grzejne mogą mieć dowolną odpowiednią konfigurację, włącznie z pionową lub poziomą, co jest powszechne w przemyśle.
Radiacyjna strefa grzejna 14 zawiera ścianki, oznaczone przez 34 i 36 oraz podłogę lub trzon 42. Na podłodze zamontowane są pionowo płonące palniki trzonowe 46, które są skierowane wzdłuż ścianek i które są zasilane powietrzem 47 i paliwem 49. Zwykle na ściankach zamontowane są ścienne palniki 48, które są palnikami typu radiacyjnego, przeznaczonymi do wytwarzania płaskich płomieni, które są kierowane wzdłuż ścianek, aby uniknąć bezpośredniego działania płomieni na rury cewki.
Figura 2 przedstawia typowy profil powierzchniowego strumienia ciepła dla dotychczasowego grzejnika, jak przedstawiono na fig. 1, zarówno z palnikami trzonowymi, jak i palnikami ściennymi, włączonymi w jednym przypadku i z palnikami trzonowymi włączonymi, zaś palnikami ściennymi wyłączonymi w drugim przypadku. Figura 3 przedstawia temperaturę metalu rury w tych samych warunkach. Figury te pokazują mały strumień ciepła i małe temperatury metalu zarówno w dolnej części skrzyni ogniowej, jak i w górnej części skrzyni ogniowej i pokazują dużą różnicę między minimalną
PL 196 692 B1 a maksymalną temperaturą strumienia ciepła. Pokazują wyraźnie chłodny trzon i sugerują niepełne wykorzystanie rur cewki w pobliżu trzonu. Figura 3 przedstawia również znaczenie profilu ognia dla temperatury metalu rury. Kiedy palniki ścienne są wyłączone, wymagany jest większy płomień palników trzonowych. W wyniku kształtu profilu uwalniania ciepła przez palnik trzonowy, temperatury metalu rury rosną o około 20°C. Wzrost ten ma bezpośredni negatywny wpływ na długość cyklu, w wyniku zanieczyszczenia tradycyjnego grzejnika do krakingu.
Figury 4A i 4B ilustrują grzejniki do pirolizy z palnikami skonfigurowanymi według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, przy czym radiacyjna strefa grzania 14 z fig. 4A przedstawia pierwsza odmianę z palnikami ściennymi 48 w górnej części radiacyjnej strefy grzania, zaś radiacyjna strefa grzania 14 z fig. 4B przedstawia drugą odmianę bez grzejników ściennych. Chociaż fig. 4A i 4B przedstawiają grzejnik z jedną komorą, idea może zostać zastosowana również do grzejników z wieloma komorami lub grzejników do krakingu z bardziej otwartą konfiguracją. Jak widać na fig. 4A i 4B oraz na fig. 5, która pokazuje część strefy 14, palniki bazowe 50 są rozmieszczone na podłodze lub trzonie 42. Palniki trzonowe 50 są skonstruowane tak, że emitują płomienie poziomo wzdłuż podłogi, w celu ogrzania samej podł ogi, w wyniku czego staje się ona powierzchnią promieniują c ą . W korzystnym przykładzie wykonania, palniki bazowe 50 są takie same lub podobne jak palniki ścienne 48 pod tym względem, że emitują płomień w kształcie radialnym lub eliptycznym wokół palnika. Przykład jest pokazany na fig. 6, gdzie mieszanina paliwa i powietrza jest wprowadzana przez przewód 52 do palnika oznaczonego ogólnie przez 50. Mieszanina paliwa i powietrza przepływa przez szczeliny 54 pod kołpakiem 56 i jest zapalana. Płomień jest zatem kierowany przez szczeliny i kołpak poziomo, wzdłuż podłogi. Palniki bazowe mogą być uruchamiane z różnymi szybkościami uwalniania paliwa, w celu zapewnienia większej ilości ciepła dla chłodniejszych przejść cewki i mniejszych ilości ciepła dla cieplejszych przejść. Również szczeliny, które są zwrócone w stronę cewek mogą być blokowane lub pomijane w celu uniknięcia bezpośredniego kontaktu płomieni z cewkami.
W alternatywnym przykł adzie wykonania niniejszego wynalazku wykorzystywane są bloki palnika z porowatego materiału ogniotrwałego lub ceramicznego, które tworzą również przynajmniej część podłogi lub trzonu. Wymieszany strumień paliwa i powietrza jest wprowadzany do palnika i jest przepuszczany przez porowatą substancję. Spalanie ma miejsce w zasadzie na powierzchni palnika, tak że powierzchnia palnika, a zatem i sama podłoga komory do pirolizy staje się powierzchnią o dużej radiacji. Typowy ceramiczny palnik jest pokazany na fig. 7. Zawiera obudowę 58 obejmującą porowaty blok ceramiczny 60 i mający wlot 62 dla mieszaniny paliwa i powietrza. Mieszaniny paliwa i powietrza przepływa przez blok 60 i jest spalana na powierzchni 64, tworząc płomień 66. Palniki takie mogą również zawierać materiał katalityczny. Zaletą porowatych palników ceramicznych jest to, że nie ma bezpośredniego płomienia na podłodze, ponieważ jest on zawarty wewnątrz ceramicznej powierzchni radiacyjnej. Dalszą zaletą jest to, że ciepło jest zwiększane przy bardzo niskich poziomach NOX. Palniki te są zwykle palnikami z wymuszonym zasysaniem, w przeciwieństwie do palników ściennych, które są zwykle palnikami z naturalnym zasysaniem. Przyczynia się to do uzyskiwania niskich poziomów NOX w przypadku ceramicznych, podłogowych palników bazowych. Należy zauważyć, że chociaż zostały opisane dwa specyficzne przykłady palników, to zakres wynalazku nie jest ograniczony do tych właśnie palników.
Znane jest, że praca w warunkach pod-stechiometrycznych (przy obniżonym poziomie tlenu) redukuje ilość NOX przez obniżanie temperatury płomienia. Warunki pod-stechiometryczne tworzą również redukcyjne środowisko, które redukuje NOX. Znane jest również, że stopniowanie paliwa (spalanie paliwa na różnych poziomach) redukuje Nox, również dzięki redukowaniu temperatury płomienia. W jednej z opcji działania tego połączonego układu, palnik bazowy może działa ć podstechiometrycznie, wytwarzając wyciek z niespalonego paliwa przy w zasadzie braku tlenu i przy minimalnej koncentracji NOX. Następnie gaz, ze względu na swoje położenie na podłodze i bliskość palników trzonowych, jest chwytany przez pionowy płomień palników trzonowych. Płonący pionowo palnik trzonowy może być celowo uruchamiany z nadmiarem powietrza. Powoduje to naturalne obniżenie temperatury płomienia i zredukowanie koncentracji NOX. Pochwycone paliwo z palników bazowych jest spalane po przechwyceniu przez strumień wypływający z palnika trzonowego. Taka kombinacja warunków roboczych może być odwrócona i palniki bazowe mogą pracować z nadmiarem powietrza, zaś palniki trzonowe mogą działać pod-stechiometrycznie. Przy każdej opcji, stopniowanie procesu spalania redukuje wytwarzanie NOX. Kombinacja taka znacznie redukuje ogólną ilość NOX wytwarzaną przez grzejnik do krakingi przy równoważnym uwalnianiu ciepła.
PL 196 692 B1
Podłoga dotychczasowych grzejników do pirolizy nie jest efektywnie wykorzystywana jako powierzchnia radiacyjna. Przez ogrzanie podłogi przy pomocy palników bazowych według niniejszego wynalazku, podłoga działa jako powierzchnia radiacyjna, zwiększając w ten sposób strumień ciepła w dolnych częściach skrzyni ogniowej i dążąc do wyrównania profilu strumienia ciepła wzdłuż wysokości skrzyni ogniowej. Można to zauważyć na fig. 8A do 8D. Figury te przedstawiają profil strumienia ciepła dla każdego z czterech przejść cewki przez grzejnik do krakingu etylenu w tak zwanym normalnym przypadku, który wykorzystuje ścienne palniki i trzonowe palniki i w przypadku palników bazowych według niniejszego wynalazku, w którym wykorzystywane są tylko palniki bazowe, palniki ścienne i palniki trzonowe. Palniki bazowe są uruchamiane przy szybkości palenia 1 MM BTU/godzinę każdy. Zatem ogólnie intensywność płomieni jest zwiększona nominalnie o 11% w stosunku do normalnego przypadku, w którym palniki trzonowe działają z 7,6 MM BTU/godzinę, zaś palniki ścienne z 1 MM BTU/godzinę. W tych warunkach zasilanie cewki jest zwiększane o 11%, jak również uzyskiwane jest zwiększenie netto o 11% radiacyjnej pojemności cewki. Temperatury powierzchni metalu rury są pokazane na fig. 9A do 9D. Maksymalna wartość temperatury metalu dla każdego przejścia została zwiększona tylko o 6% w przypadku pojemności zwiększonej o 11%. W praktyce, szybkość spalania w przypadku palnika bazowego wraz z tym przejściem może zostać nieco zmniejszona, aby uzyskać równoważne temperatury metalu przy znacznie większej ogólnej pojemności cewki. Gdyby równoważny wzrost pojemności miał zostać uzyskany bez palnika bazowego, spalanie palnika trzonowego trzeba by zwiększyć o 1 MM BTU/godzinę. W tych warunkach, wzrost maksymalnej temperatury metalu rury byłby rzędu 20°C, co odpowiada przypadkowi pokazanemu na fig. 3, gdzie palnik ścienny z 1 MM BTU/godzinę został wyłączony, zaś spalanie w palniku trzonowym zwiększono o 1 MM BTU/godzinę. Jak stwierdzono powyżej, miało by to znaczny, negatywny wpływ na stan rury.

Claims (7)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Grzejnik do pirolizy węglowodorów, zawierający radiacyjną strefę grzania, mającą podłogowy trzon, dolną część sąsiadującą z i sięgającą do góry od wspomnianego trzonu i górną część, biegnącą do góry od wspomnianej dolnej części; przynajmniej jedną rurową cewkę grzejną do przetwarzania węglowodorów, usytuowaną w radiacyjnej strefie grzania i biegnącą zarówno do górnej części jak i dolnej części oraz liczne palniki trzonowe, usytuowane w sąsiedztwie podłogowego trzonu, skierowane do góry w celu emitowania pionowo płomieni przez dolną część i do górnej części, znamienny tym, że na podłogowym trzonie (42) są umieszczone liczne palniki bazowe (50) w celu emisji płomieni w kontakcie z podł ogowym trzonem (42) i wytwarzaj ą c w ten sposób ogrzaną , promieniują c ą powierzchnię trzonu (42).
  2. 2. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że palniki bazowe (50) kierują płomienie poziomo wzdłuż i w kontakcie z podłogowym trzonem (42).
  3. 3. Grzejnik według zastrz. 1, znamienny tym, że palniki bazowe (50) są porowatymi palnikami ceramicznymi, które stanowią przynajmniej część podłogowego trzonu (42).
  4. 4. Grzejnik do pirolizy węglowodorów zwłaszcza przy produkcji olefin, który zawiera radiacyjną strefę grzejną, mającą podłogowy trzon, dolną część sąsiadującą z i sięgającą do góry od wspomnianego trzonu i górną część, biegnąca do góry od wspomnianej dolnej części i przynajmniej jedną rurową cewkę grzejną do przetwarzania węglowodorów w radiacyjnej strefie grzania i biegnącą zarówno we wspomnianej górnej części jak i we wspomnianej dolnej części, znamienny tym, że zawiera kombinację palników do zwiększania jednorodności strumienia ciepła we wspomnianych częściach górnej i dolnej radiacyjnej strefy grzejnej (14) i zwię kszają cych jednorodność temperatury cewki grzejnej (26), przy czym wspomniana kombinacja palników obejmuje: liczne palniki trzonowe (46), usytuowane w sąsiedztwie podłogowego trzonu (42) i skierowane do góry w celu emitowania pionowo p łomieni przez dolną część i do wspomnianej górnej części oraz liczne palniki bazowe (50), usytuowane na podłogowym trzonie (46), w celu emitowania płomieni bezpośrednio na podłogowy trzon (42) , tworząc w ten sposób gorąc ą , radiacyjną powierzchnię trzonu.
  5. 5. Grzejnik według zastrz. 4, znamienny tym, że palniki bazowe (50) są skierowane tak, że emitują płomienie poziomo, wzdłuż podłogowego trzonu (42).
  6. 6. Grzejnik według zastrz. 4, znamienny tym, że palniki bazowe (50) stanowią porowate palniki ceramiczne, które stanowią przynajmniej część podłogowego trzonu (42).
    PL 196 692 B1
  7. 9. Sposób wykorzystywania grzejnika do pirolizy węglowodorów przy produkcji olefin, znamienny tym, że obejmuje etapy zapalania licznych palników bazowych i licznych palników trzonowych tak, że jeden ze wspomnianych licznych palników działa pod-stechiometrycznie, zaś drugi ze wspomnianych licznych palników działa z nadmiarem powietrza, dzięki czemu spalanie paliwa jest stopniowane we wspomnianych częściach dolnej i górnej wspomnianej radiacyjnej strefy grzania, redukując przez to tworzenie się NOX.
PL364716A 2001-04-24 2002-04-24 Grzejnik do pirolizy PL196692B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/841,277 US6685893B2 (en) 2001-04-24 2001-04-24 Pyrolysis heater
PCT/US2002/013096 WO2002085623A1 (en) 2001-04-24 2002-04-24 Pyrolysis heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL364716A1 PL364716A1 (pl) 2004-12-13
PL196692B1 true PL196692B1 (pl) 2008-01-31

Family

ID=25284469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL364716A PL196692B1 (pl) 2001-04-24 2002-04-24 Grzejnik do pirolizy

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6685893B2 (pl)
EP (1) EP1417098B1 (pl)
JP (1) JP3790899B2 (pl)
KR (1) KR100540004B1 (pl)
CN (1) CN1243643C (pl)
BR (1) BR0209195B1 (pl)
MX (1) MXPA03009691A (pl)
NO (1) NO335828B1 (pl)
PL (1) PL196692B1 (pl)
WO (1) WO2002085623A1 (pl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1195045C (zh) * 2001-09-19 2005-03-30 中国石油化工股份有限公司 一种裂解炉及用其进行热裂解的方法
US7172412B2 (en) * 2003-11-19 2007-02-06 Abb Lummus Global Inc. Pyrolysis heater
US7025590B2 (en) 2004-01-15 2006-04-11 John Zink Company, Llc Remote staged radiant wall furnace burner configurations and methods
US7497682B2 (en) * 2005-01-18 2009-03-03 Praxair Technology, Inc. Method of operating furnace to reduce emissions
US7819656B2 (en) * 2007-05-18 2010-10-26 Lummus Technology Inc. Heater and method of operation
US20090022635A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Selas Fluid Processing Corporation High-performance cracker
US8408896B2 (en) * 2007-07-25 2013-04-02 Lummus Technology Inc. Method, system and apparatus for firing control
US8573965B2 (en) * 2007-11-28 2013-11-05 Air Products And Chemicals, Inc. Method of operating a pyrolysis heater for reduced NOx
FR2932173B1 (fr) * 2008-06-05 2010-07-30 Air Liquide Procede de reformage a la vapeur avec ecoulement des fumees ameliore
WO2010024792A1 (en) * 2008-08-18 2010-03-04 Black & Veatch Corporation Reformer for converting biomass into synthesis gas
WO2011097610A2 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 Lummus Technology Inc. Flow enhancement devices for ethylene cracking coils
KR101631284B1 (ko) 2014-08-14 2016-06-16 인슐레이션코리아(주) 열분해 히터의 단열 감시창 시공방법
DE102014222333A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 Thyssenkrupp Ag Reformer mit Poren- bzw. Flächenbrennern
KR101804518B1 (ko) 2015-04-10 2017-12-04 인슐레이션코리아(주) 열기구의 방열용 블랑킷 모듈 고정장치
KR101604679B1 (ko) * 2015-06-16 2016-03-18 장연 산화반응과 환원반응이 분리되어 일어나도록 하는 환원용버너 및 이를 이용한 합성가스 리사이클링 시스템
US10597586B2 (en) 2016-03-31 2020-03-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Burner, furnace, and steam cracking processes using the same
EP3762136A4 (en) * 2018-03-07 2021-03-24 SABIC Global Technologies B.V. PROCESS AND REACTOR FOR PYROLYSIS CONVERSION OF HYDROCARBON GASES
WO2020086681A2 (en) * 2018-10-23 2020-04-30 Sabic Global Technologies B.V. Method and reactor for conversion of hydrocarbons
JP7111583B2 (ja) * 2018-11-02 2022-08-02 東洋エンジニアリング株式会社 エチレン生成分解炉のコイル外表面温度の推定方法および推定装置、並びにエチレン製造装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3274987A (en) * 1965-01-14 1966-09-27 Hasty Bake Mfg Company Inc Hood support for charcoal cooker
US3667429A (en) * 1971-01-25 1972-06-06 Lummus Co Fired heater
US4342624A (en) * 1976-04-05 1982-08-03 Eaton Corporation Vapor compression liquid treating system
US4342642A (en) 1978-05-30 1982-08-03 The Lummus Company Steam pyrolysis of hydrocarbons
ES2028211T3 (es) * 1987-09-01 1992-07-01 Abb Lummus Crest Inc. Calentador de pirolisis.
EP0519230A1 (en) * 1991-06-17 1992-12-23 Abb Lummus Crest Inc. Pyrolysis heater
US5409375A (en) * 1993-12-10 1995-04-25 Selee Corporation Radiant burner

Also Published As

Publication number Publication date
US6685893B2 (en) 2004-02-03
NO335828B1 (no) 2015-02-23
CN1503732A (zh) 2004-06-09
EP1417098A1 (en) 2004-05-12
JP3790899B2 (ja) 2006-06-28
US20020155046A1 (en) 2002-10-24
BR0209195A (pt) 2004-06-08
JP2004526038A (ja) 2004-08-26
PL364716A1 (pl) 2004-12-13
WO2002085623A1 (en) 2002-10-31
EP1417098B1 (en) 2011-06-22
MXPA03009691A (es) 2005-03-07
CN1243643C (zh) 2006-03-01
KR100540004B1 (ko) 2006-01-11
NO20034728L (no) 2003-12-18
NO20034728D0 (no) 2003-10-22
EP1417098A4 (en) 2006-11-29
BR0209195B1 (pt) 2012-07-10
KR20040005929A (ko) 2004-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL196692B1 (pl) Grzejnik do pirolizy
US5476375A (en) Staged combustion in a porous-matrix surface combustor to promote ultra-low NOx Emissions
JP5103521B2 (ja) ヒータ及び運転方法
JP3826361B2 (ja) 対としたバーナを有するゾーン型燃焼装置を備えている熱分解ヒータ
US7288691B2 (en) Process for heat treatment of hydrocarbon feedstocks by furnace that is equipped with radiant burners
US7172412B2 (en) Pyrolysis heater
JPH05506709A (ja) 流体を間接的に加熱するための装置
CN106635126A (zh) 一种蒸汽裂解方法
PL71713B1 (pl)