TW201743027A - 爐旋管經修飾之鰭片 - Google Patents

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雷斯里 威福德 比那
伊凡 季凡依 馬
傑佛瑞 湯瑪士 克魯蘇
傑佛瑞 史蒂芬 克洛
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努發化工（國際）公司
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Abstract

本發明提供蒸汽裂解爐中在旋管或管道表面上之厚鰭片。該等鰭片在其基底處之厚度為該爐管道半徑之1/4至¾。該等鰭片在不小於約10%之主表面上具有凹槽或凸部。該等鰭片有助於增加由該管道自該爐中之壁及燃燒氣體吸收之輻射熱。

Description

爐旋管經修飾之鰭片
本發明係關於將石蠟裂解為烯烴之領域，且更具體而言關於在裂解爐之輻射區段中製程旋管外表面上之大量鰭片。鰭片可為橫向(水平)或縱向的。鰭片具有選自由以下組成之群之陣列：向上或向外開口之凹槽，其具有小於鰭片最大厚度之1/4之深度；或凸部，其具有不超過鰭片最大厚度之10%之基底及不超過鰭片最大厚度之15%之高度；或二者，其呈規則或半規則圖案且覆蓋鰭片之至少一個主表面之至少10%表面積。
熱交換器設計之領域充滿著鰭片之應用以改良熱轉移。通常，此係藉由強制對流機制之熱轉移。藉由強制對流之熱轉移係在固體表面與運動中之流體(其可為氣體或液體)之間發生，且其包含傳導及對流之組合效應。此類型之熱轉移發生在大多數習用加熱系統(熱水或電)及工業熱交換器中。 在包含石蠟(通常C2-4 石蠟，例如乙烷)或石腦油或其混合物之進料之裂解中，通常將進料連同稀釋劑蒸汽一起進給至包含一系列導管或管道之裂解器中以穿過爐之若干區段。首先，進料穿過爐之對流區段中之管道，在其中自爐之下游輻射區段流動之排出氣體加熱管道之外表面。在此處，進料加熱至處於或接近可開始裂解之程度的溫度。然後，進料流動至爐之輻射區段中之管道，在其中管道主要藉由來自爐之耐火壁及來自藉由通常安裝於輻射區段之底板或壁中之燃燒器生成之燃燒氣體之輻射來加熱。燃燒氣體亦提供管道之一些強制對流加熱。進料在爐輻射區段中加熱至高達約800℃至950℃之溫度。在該等溫度下，進料經歷許多反應，包括自由基分解(裂解)、新不飽和產物之再形成及氫之共產生。該等反應係在對應於旋管中之進料滯留時間的極短時間段內發生。滯留時間通常為約0.01秒至約10秒，在一些情形下為0.01秒至2秒，在一些情形下為0.01秒至1秒。反應物可在200 kPa至500 kPa、在一些情形下250 kPa至550 kPa之壓力下加熱至750℃至950℃、在一些情形下800℃至900℃之溫度。 爐之輻射區段之內部襯有吸熱/輻射耐火材料，且通常係藉由燃氣燃燒器來加熱。 經裂解氣體離開爐之輻射區段且然後穿過轉移管線交換器至淬滅器以使產物流快速冷卻至反應終止之溫度。所得產物流然後分離為各種組份，例如乙烯、丙烯等。 業內存在改良裂解爐效率之驅動力，乃因此可減少製程成本及溫室氣體排放。存在兩種改良效率之主要方法：第一係藉由改良至爐旋管之熱轉移，亦即自火焰、燃燒氣體及耐火壁至製程旋管之外表面；及第二係藉由改良旋管內之熱轉移，亦即自旋管內壁至在旋管內部流動之進料。 代表第二方法之一種方法係將內部鰭片添加至爐旋管之內壁中，以促進旋管內進料之「渦漩」或增強之混合。此改良自旋管壁至進料之對流熱轉移，乃因增加進料流之湍流且亦增加旋管熱內壁之熱轉移表面。 受讓與Kubota Corporation且在1999年9月14日頒予Sugitani等人之美國專利5,950,718提供此類型技術之一個實例。 T. Detemmerman、G.F. Froment之論文「Three dimensional coupled simulation of furnaces and reactor tubes for the thermal cracking of hydrocarbons」(Universiteit Gent, Krijgslaan 281, b9000 Gent – Belgium, mars-avri, 1998)及Jjo de Saegher、T. Detemmerman、G.F. Froment之「Three dimensional simulation of high internally finned cracking coils for olefins production severity」( Universiteit Gent1, Laboratorium voor Petrochernische Techniek, Krijgslaan 281, b-9000 Gent, Belgium,1998)提供在內部帶有螺旋狀及縱向鰭片(更確切地說隆脊或凸緣)之旋管中之裂解製程之理論模擬。模擬結果係藉由實驗室規模實驗來驗證，其中熱空氣流經該等在內部帶鰭片之管道。該等論文推斷出具有內部螺旋狀鰭片之管道之性能好於具有內部縱向鰭片者，及「具有內部螺旋狀鰭片之管道之結果與工業觀察結果極好的一致」。然而，未提供支持該等結論之實驗數據。亦未與沒有內部肋條或鰭片之裸管道之性能進行比較。作者承認該等具有內部鰭片之旋管之一個潛在缺點係碳沈積物可積聚在鰭片上，從而增加通過管道之壓力降。 2003年1月23日以Burkay之名義公開之美國專利申請案20030015316教示具有內部鰭片及外部鰭片之熱交換器管道。Burkay未教示或建議外部鰭片應在其外表面上具有額外凹槽。該等專利申請案之教示內容與本申請案之標的物相差甚遠。 在2006年10月31日頒發之NOVA Chemicals美國專利7,128,139教示裂解爐旋管上之外部環狀鰭片可增加與旋管之對流熱交換。該專利未能教示或建議該等鰭片在鰭片之主外表面上具有其他凹槽。 受讓與ExxonMobil Research and Engineering Company且在2006年8月29日頒予Chang等人之美國專利7,096,931教示漿液反應中之外部帶鰭片之熱交換器管道(Fischer Tropsch synthesis)。在該反應中，CO及氫於含有觸媒之烴基稀釋劑中之漿液在含有流動冷卻水之熱交換器管道之外表面上方流動。熱交換器管道具有縱橫比小於5之肋條。在該專利中未教示或建議鰭片在其主外表面上具有其他凹槽。 受讓與NOVA Chemicals (International) S.A.且以Petela等人之名義公開之美國專利申請案2012/0251407教示裂解爐之輻射區段中之爐管道上之縱向鰭片。該等鰭片在其表面上沒有凹槽。第54段教示鰭片在其基底處之厚度。通常，鰭片在其基底處具有管道直徑之6%至25%、較佳爐管道直徑之7.5%至15%之厚度。 受讓與NOVA Chemicals (International) S.A.且在2014年7月29日頒予Petela等人之美國專利8,790,602教示用於裂解爐之輻射區段中且在其表面上具有凸部之爐管道或旋管。該專利未教示或建議在用於爐之輻射區段中之旋管之表面上具有凸部之鰭片。 受讓與General Electric Company且在2010年6月29日頒予Bunker等人之美國專利7,743,821教示具有在其主表面之至少一部分上以機械方式或經模製而微凹之環狀鰭片之熱交換器管道。該熱交換器用於冷卻氣體或空氣(即空氣調節器)。該熱交換器主要涉及對流熱交換而非輻射熱交換。該熱交換器與裂解爐中之管道不能相比。其未書面揭示熱交換器管道之壁厚度或鰭片之厚度。根據各圖，微凹似乎約為鰭片厚度之一半至1/3，其顯著大於本發明中所需鰭片之厚度之1/4最大值。 受讓與GEA Batignolles Technologies Thermiques且在2013年2月19日頒予Robidou等人之美國專利8,376,033教示對流熱交換器中相當之鰭片，只是凹槽自鰭片之基底至外部邊緣之深度愈來愈小。該專利教示鰭片可在其內部邊緣(基底)處具有約0.4 mm至1 mm之厚度且在其外部邊緣處具有0.15 mm至0.4 mm之厚度(第5欄第25至30列)。該專利亦教示凹槽可具有介於0.4 mm與1.5 mm之間之深度(厚度)。凹槽似乎具有鰭片厚度之約一半之厚度。再者，該等鰭片係用於對流加熱而非用於輻射加熱，如在裂解爐中。 本發明設法提供用於爐管道之厚或大的鰭片，其在至少一個主表面上具有選自由以下組成之群之陣列：向上或向外開口之凹槽，其具有小於鰭片厚度之1/4之深度；或凸部，其具有帶有不超過鰭片最大厚度之10%之主要尺寸之基底，及不超過鰭片最大厚度之15%之高度；或二者，其呈規則或半規則圖案且覆蓋該鰭片之至少一個主表面之至少10%表面積。
在一個實施例中，提供在其外表面上具有一或多個厚鰭片之爐管道，該等鰭片在其基底處具有該爐管道之半徑之1/4至3/4之厚度且具有平行側或相對於該鰭片之主軸具有小於15°之向上向內錐度之側，該鰭片在至少一個主表面上具有選自由以下組成之群之陣列：向外開口之凹槽，其呈規則或半規則圖案且覆蓋至少10%表面積，該等凹槽具有小於鰭片最大厚度之1/4之深度；及凸部，其具有不超過鰭片最大厚度之10%之基底，及不超過鰭片最大厚度之15%之高度；或二者，其呈規則或半規則圖案且覆蓋該鰭片之至少一個主表面之至少10%表面積。 在另一實施例中，提供其中凹槽具有鰭片最大厚度之1/8至1/10之深度之爐管道。 在另一實施例中，提供爐管道，其中凹槽之陣列覆蓋不小於1/4之鰭片之至少一個主表面。 在另一實施例中，提供爐管道，其中凹槽係呈以下形式：向外開口之V、截斷之向外開口之V、向外開口之U及向外開口之平行側通道。 在另一實施例中，提供爐管道，其中鰭片形成呈圓形、橢圓形或N邊多邊形形式之橫向板。 在另一實施例中，鰭片之基底具有爐管道半徑之1/3至1/2之厚度。 在另一實施例中，提供爐管道，其中鰭片係具有呈向外延伸之抛物線、平行四邊形或「E」形(具有平行縱向通道之單塊)或鈍「V」形式之剖面之縱向鰭片。 在另一實施例中，提供爐管道，其中凹槽之陣列覆蓋不小於1/4之鰭片之至少一個主表面。 在另一實施例中，提供爐管道，其中凹槽具有鰭片最大厚度之1/8至1/10之深度。 在另一實施例中，提供爐管道，其中凹槽係呈以下形式：向外開口之V、截斷之向外開口之V、向外開口之U、向外開口之平行側通道。 在另一實施例中，提供具有間隔開至少兩倍於爐管道外部直徑之水平鰭片之爐管道。 在另一實施例中，提供具有縱向鰭片之爐管道，該等鰭片之基底覆蓋爐管道半徑之1/3至1/2。 在另一實施例中，提供爐管道，其中陣列包含具有以下之凸部： i) 鰭片基底之3%至15%之最大高度； ii) 與鰭片之接觸表面或基底，其主要尺寸為鰭片厚度之0.1%至10%； iii) 具有含有相對小體積之相對大外表面之幾何形狀。 在另一實施例中，提供爐管道，其中該凸部具有選自由以下組成之群之形狀： 四面體； 約翰遜正方形稜錐體(Johnson square pyramid)； 具有4個等腰三角形側之稜錐體； 具有等腰三角形側之稜錐體； 球體截面； 橢球體截面；及 淚珠狀截面； 抛物線截面。 在另一實施例中，提供爐管道，其中爐管道及鰭片包含相同金屬組合物。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其包含約55重量%至65重量%之Ni；約20重量%至10重量%之Cr；約20重量%至10重量%之Co；及約5重量%至9重量%之Fe，且剩餘部分為一或多種微量元素。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，各組份之總和總計達100重量%。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其包含40重量%至65重量%之Co；15重量%至20重量%之Cr；20重量%至13重量%之Ni；小於4重量%之Fe及剩餘一或多種微量元素，及至多20重量%之W，各組份之總和總計達100重量%。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其包含20重量%至38重量%之鉻、25重量%至48重量%之Ni。 在另一實施例中，提供爐管道及鰭片，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn、0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，且剩餘部分基本上為鐵。 在另一實施例中，提供裂解爐，其包含具有上述爐管道之輻射區段。 在另一實施例中，提供裂解石蠟之方法，其包含在600℃至950℃之溫度下使呈氣態之石蠟穿過上述裂解爐之輻射區段達0.001秒至0.01秒，及使所得烯烴與進料及副產物分離之時間。 本發明亦提供上述實施例之任何及所有組合。
數值範圍 除在操作實例中或另外指示處外，說明書及申請專利範圍中使用之涉及成份之量、反應條件等之所有數值或表述皆應理解為在所有情況下經術語「約」修飾。因此，除非指示相反之情形，否則下列說明書及隨附申請專利範圍中所陳述之數值參數為可端視本發明期望獲得之性質而變化之近似值。最低限度地且並非試圖限制申請專利範圍之等效項之準則的應用，每一數值參數均應至少根據所報告有效數字之數值且藉由應用普通捨入技術來解釋。 儘管陳述本發明廣泛範圍之數值範圍及參數係近似值，但儘可能精確地報告特定實例中所陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由其各別測試量測中存在之標準偏差引起之特定誤差。 亦應瞭解，本文所列舉之任一數值範圍均意欲包括其中所包括之所有子範圍。舉例而言，「1至10」之範圍意欲包括所有介於所列舉最小值1與所列舉最大值10之間且包括該最小值及該最大值之子範圍；亦即，最小值等於或大於1且最大值等於或小於10。由於所揭示數值範圍係連續的，故其包括介於最小值與最大值之間之每一值。除非另外明確指示，否則在本申請案中所指定之各個數值範圍係近似值。 在實踐中，本文所表述之所有成份範圍皆整體限於100%且不超過100% (體積百分比或重量百分比)。倘若組合物中可存在多種組份，則每一組份之最大量之總和可超過100%，然應瞭解且如熟習此項技術者所易於瞭解，實際使用之組份之量將符合100%之最大值。 如此說明書中所使用，術語向外在指凹槽時係相對於鰭片所處之主平面向外。 如此說明書中所使用，鰭片高度係指鰭片遠離爐管道之外表面延伸之距離。 根據本發明，爐管道具有帶有高完整性、良好應力抗性且相當厚之鰭片。通常，鰭片在其基底處之厚度將不小於爐管道半徑之約33%、通常約40%、合意地不小於約45%，在一些實施例中高達管道半徑之50%。鰭片厚或粗短。該等鰭片具有約0.5:5、通常1:3之高度對最大寬度之比率。鰭片之側(邊緣)可為平行的或向內朝向鰭片之外部邊緣稍微成錐形。錐度之角度相對於鰭片之中心線向內應不超過約15°，通常約10°或更小。鰭片之邊緣可為平坦的、突出的(與每一表面呈30°至45°角)或具有鈍圓鼻凸。鰭片可具有呈向外延伸之抛物線、平行四邊形、鈍「V」形狀形式之剖面形狀。在一些情形下，較佳對於縱向鰭片而言，鰭片剖面可為「E」形(具有平行縱向延伸(具有平行凹槽)之單塊)。 在一個實施例中，鰭片之至少一個主表面具有向外開口之凹槽之陣列，其呈規則或半規則圖案且覆蓋鰭片之至少一個主表面(例如水平鰭片之頂部或底部或縱向鰭片之側)之至少10%表面積，該等凹槽具有小於鰭片最大厚度之1/4、在一些情況下鰭片最大厚度之1/8至1/10之深度。陣列可覆蓋不小於鰭片之一或多個主表面之表面積之25%、在一些情形下不小於50%、較佳大於75%、最佳大於85%、最高100%。陣列可呈以下形式：平行於鰭片之主軸或與其成角度之直或波形平行線、交叉線、波形線、正方形或矩形。凹槽可呈以下形式：向外開口之V、截斷之向外開口之V、向外開口之U及向外開口之平行側通道。 鰭片可橫向或平行(例如縱向)於爐管道之主軸。橫向鰭片可相對於爐管道之主軸偏離垂直約0°至25°之角度。然而，其成本較高且難以製備相對於管道主軸偏離垂直一定角度之橫向鰭片。橫向鰭片可具有選自以下之形狀：圓形、橢圓形或N邊多邊形，其中N係大於或等於3之整數。在一些實施例中，N為4至12。橫向鰭片之主表面係鰭片之上部及底部面。橫向鰭片應間隔開至少兩倍、在一些情況下3倍至5倍於爐管道之外部直徑。 縱向鰭片可具有平行四邊形、橢圓形或圓形之一部分之形狀以及輻射區段中爐管道(有時稱作通路)之長度之約50%至最長輻射區段中爐管道之長度之100%及其間所有範圍的長度。 縱向鰭片之基底可不小於爐管道半徑之1/4，在一些情況下為爐管道半徑之1/4至¾，通常約為爐管道半徑之1/3至¾或在一些情況下為爐管道半徑之1/3至5/8，在其他情況下為爐管道半徑之1/3至1/2。鰭片厚或粗短。該等鰭片具有約0.5:5、通常1:3之高度對最大寬度之比率。鰭片之側(邊緣)可為平行的或朝向鰭片之尖端向內稍微成錐形。錐度之角度相對於鰭片之中心線向內應不超過約15°，通常約10°或更小。鰭片之尖端或前緣可為平坦的、錐形的(與鰭片之頂部及底部表面呈30°至45°角度)或具有鈍圓鼻凸。縱向鰭片之前緣通常將平行於爐管道之中心軸。在鰭片延伸小於爐管道長度之100%之情形下，鰭片之前緣多半將平行於爐管道之中心軸且然後以介於約60°與30°之間、通常45°之角度與爐管道壁成角度。在一些情形下，鰭片可以垂直於管道表面之平坦表面結束。 將根據圖1闡述具有凹槽鰭片之爐管道或通路。爐管道1包含中心通道2及環狀壁3。在此實施例中鰭片4及5係直邊的且不與尖端6及7向內成角度或錐度。鰭片在其表面上具有一系列平行凹槽-通道10。 在本發明之另一實施例中，鰭片可包含凸部之陣列。 圖2顯示本發明鰭片20，其表面21覆蓋有一或多個凸部。凸部可呈正方形稜錐體23、等邊圓錐體24或半球體25之形狀。凸部可藉由以下方式來施加：澆注或機械加工鰭片或使用壓花輥使得鰭片之表面21具有紋理化表面。 凸部之陣列可覆蓋鰭片之10%至100% (及其間之所有範圍)之外表面。在本發明之一些實施例中，凸部可覆蓋鰭片輻射旋管之40%至100%、通常50%至100%、通常70%至100%之外表面。若凸部不覆蓋鰭片之整個表面，則其可位於鰭片之底部、中間或頂部。 凸部基底與外部旋管表面接觸。凸部之基底具有不大於鰭片最大厚度之0.1%-10%之面積。較佳地，凸部具有帶有含有相對小體積之相對大外表面之幾何形狀，例如四面體、稜錐體、立方體、圓錐體、貫穿球體之截面(例如半球形或更少)、貫穿橢球體之截面、貫穿變形橢球體之截面(例如淚珠狀截面)等。可用於凸部之一些形狀包括： 四面體(具有三角形基底及3個為等邊三角形之面之稜錐體)； 約翰遜正方形稜錐體(具有正方形基底及為等邊三角形之側之稜錐體)； 具有4個等腰三角形側之稜錐體； 具有等腰三角形側之稜錐體(例如若其為四面稜錐體，則基底可不為正方形，其可為矩形或平行四邊形)； 球體截面(例如半球體或更少)； 橢球體截面(例如貫穿在橢圓體貫穿其長軸或短軸旋轉時所形成之形狀或體積之截面)；及 淚珠狀截面(例如貫穿在非均勻變形之橢球體沿變形之軸旋轉時所形成之形狀或體積之截面)； 抛物線截面(例如貫穿在抛物線體圍繞其主軸旋轉時所形成之形狀或體積之截面-變形半球體(或更少球體))，例如不同類型之δ-翼。 凸部之形狀之選擇在很大程度上係基於製造鰭片之簡易性。一種在鰭片表面上形成凸部之方法係藉由在模具壁具有凸部之形狀之模具中澆注進行。此對於相對簡單的形狀係有效的。凸部亦可藉由(例如)使用壓花裝置(例如壓花輥)機械加工澆鑄鰭片之外表面來產生。 上述凸部係閉合實心的。 凸部在鰭片表面上方之高度(Lz )可為鰭片最大厚度之3%至15%及其間之所有範圍，較佳鰭片最大厚度之3%至10%。 在一些實施例中，凸部之濃度係均勻的且基本上覆蓋鰭片之外表面。然而，濃度亦可基於旋管通路位置處之輻射熱通量來選擇(例如一些位置之熱通量可高於其他位置-拐角)。 在設計凸部時，必須多加小心使得該等凸部吸附較其可輻射者更多之輻射能量。此可重新敘述為穿過凸部基底轉移至鰭片表面中之熱必須超過在相同操作條件下轉移至裸光滑鰭片上之等效表面者。若凸部之濃度變得過量且若其幾何形狀未經適當選擇，則該等凸部可由於過量傳導阻力之熱效應而開始減少熱轉移，此挫敗本發明之目的。適當設計及製造之凸部將使自周圍流動燃燒氣體、火焰及耐火爐轉移至鰭片且隨後至旋管之淨輻射及對流熱增加。凸部對輻射熱轉移之正面影響不僅因為可藉助由增加之鰭片外表面引起之燃燒氣體與鰭片之間之接觸面積增加來吸收更多熱，且亦因為由鰭片表面不再光滑引起之藉助輻射鰭片表面之相對熱損失減少。因此，在凸部向其周圍輻射能力時，此能量之一部分被遞送至其他凸部且由該等凸部捕獲，因此其被重新引導回至鰭片表面。凸部亦將藉由以下增加至鰭片之對流熱轉移：由於與流動燃燒氣體接觸之鰭片外表面增加，亦及藉由增加沿鰭片表面之湍流，由此減小毗鄰鰭片表面之氣態邊界層之厚度。 圖3係當凸部係具有主要尺寸「a」 (稜錐體之側長度或圓錐體或半球體之直徑) (以mm計)之等邊稜錐體26、正方形稜錐體23、等邊圓錐體24及半球體25時，鰭片20之表面21之面積增加之百分比之圖形。 必須小心選擇凸部之大小。通常，凸部之大小愈小，其表面積對體積之比率愈高，但可能更難以澆注或機械加工此一紋理。另外，在凸部過小之情形下，該等凸部存在之益處可能由於不同雜質沉降於鰭片表面上而隨時間逐漸減少。然而，凸部無需理想地對稱。例如，當旋管位於爐中時，橢圓形基底可變形成為淚珠狀，且若如此成型，則較佳地「尾部」可尖頭朝下，與煙氣流之總體方向一致。 具有凹槽或凸部之鰭片之另一重要優點在於儘管鰭片具有增加之接觸表面，但其重量可能降低。 鰭片及爐管道可包含相同材料。在一些實施例中，鰭片最易於澆注為爐管道之一部分。在其他實施例中，可單獨澆注鰭片並將其焊接在適當位置。 管道及鰭片可包含約55重量%至65重量%之Ni；約20重量%至10重量%之Cr；約20重量%至10重量%之Co；及約5重量%至9重量%之Fe，且剩餘部分為一或多種微量元素。製成管道及鰭片之合金可進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，各組份之總和總計達100重量%。 爐管道及鰭片可包含40重量%至65重量%之Co；15重量%至20重量%之Cr；20重量%至13重量%之Ni；小於4重量%之Fe及剩餘一或多種微量元素，及至多20重量%之W，各組份之總和總計達100重量%。製成爐管道及鰭片之合金可進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，各組份之總和總計達100重量%。 爐管道及鰭片可包含20重量%至38重量%之鉻、25重量%至48重量%之Ni。可製成爐管道及鰭片之合金可進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，且剩餘部分基本上為鐵，各組份之總和總計達100重量%。 可在澆鑄鰭片之表面上機械加工凹槽或凸部。在一些實施例中，較佳冷法輥軋(在低於鋼之重結晶溫度之溫度下)鰭片以產生凹槽/凸部而無需移除任何材料。此在鰭片基本上平坦之情況下尤其可用。 凹槽或凸部可呈諸如縱向或橫向平行線、對角線、交叉影線圖案、正方形、矩形、圓形、橢圓形等幾何圖案。圖案可為規則或半規則的。 在其中主張專有所有權或特權之本發明之實施例係如以下所定義。
1‧‧‧爐管道
2‧‧‧中心通道
3‧‧‧環狀壁
4‧‧‧鰭片
5‧‧‧鰭片
6‧‧‧尖端
7‧‧‧尖端
10‧‧‧平行凹槽-通道
20‧‧‧鰭片
21‧‧‧表面
23‧‧‧正方形稜錐體
24‧‧‧等邊圓錐體
25‧‧‧半球體
26‧‧‧等邊稜錐體
圖1顯示具有在表面上經凹槽修飾之本發明縱向鰭片之爐管道。 圖2顯示經本發明凸部修飾之本發明鰭片。 圖3係顯示經不同的本發明凸部修飾之鰭片之表面積增加之百分比的圖形。
1‧‧‧爐管道
2‧‧‧中心通道
3‧‧‧環狀壁
4‧‧‧鰭片
5‧‧‧鰭片
6‧‧‧尖端
7‧‧‧尖端
10‧‧‧平行凹槽-通道

Claims (21)

  1. 一種爐管道，其在其外表面上具有一或多個厚鰭片，該等鰭片在其基底處具有該爐管道之半徑之1/4至3/4之厚度且具有平行側或相對於該鰭片之主軸具有小於15°之向上向內錐度之側，該鰭片在至少一個主表面上具有選自由以下組成之群之陣列：向外開口之凹槽，其呈規則或半規則圖案且覆蓋至少10%之表面積，該等凹槽具有小於該鰭片之最大厚度之1/4之深度；凸部，其具有不超過該鰭片之該最大厚度之10%之基底尺寸，及不超過該鰭片之該最大厚度之15%之高度；或二者，其呈規則或半規則圖案且覆蓋該鰭片之至少一個主表面之至少10%之表面積。
  2. 如請求項1之爐管道，其中該陣列覆蓋不小於1/4之該鰭片之至少一個主表面。
  3. 如請求項2之爐管道，其中該鰭片在其基底處具有該爐管道之該半徑之1/3至½之厚度。
  4. 如請求項3之爐管道，其中該鰭片具有呈向外延伸之抛物線、平行四邊形、「E」形或鈍「V」之形式之剖面。
  5. 如請求項4之爐管道，其中該陣列包含深度為該鰭片之該最大厚度之1/8至1/10之凹槽。
  6. 如請求項5之爐管道，其中該等凹槽係呈選自以下之形式：向外開口之V、截斷之向外開口之V、向外開口之U及向外開口之平行側通道。
  7. 如請求項3之爐管道，其中該陣列包含具有以下各項之凸部： i) 該鰭片之該基底之3%至15%之最大高度； ii) 與鰭片之接觸表面或基底，其主要尺寸為該鰭片厚度之0.1%至10%； iii) 具有含有相對小體積之相對大外表面之幾何形狀。
  8. 如請求項7之爐管道，其中該凸部具有選自由以下組成之群之形狀： 四面體； 約翰遜正方形稜錐體(Johnson square pyramid)； 具有4個等腰三角形側之稜錐體； 具有等腰三角形側之稜錐體； 球體截面； 橢球體截面；及 淚珠狀截面； 抛物線截面。
  9. 如請求項5之爐管道，其中該鰭片形成呈圓形、橢圓形或N邊多邊形形式之橫向板。
  10. 如請求項7之爐管道，其中該鰭片形成呈圓形、橢圓形或N邊多邊形形式之橫向板。
  11. 如請求項5之爐管道，其中該鰭片係具有呈向外延伸之抛物線、平行四邊形或「E」形形式之剖面之縱向鰭片。
  12. 如請求項7之爐管道，其中該鰭片係具有呈向外延伸之抛物線、平行四邊形或「E」形形式之剖面之縱向鰭片。
  13. 如請求項1之爐管道，其中該爐管道及該鰭片包含相同金屬組合物。
  14. 如請求項13之爐管道，其包含約55重量%至65重量%之Ni；約20重量%至10重量%之Cr；約20重量%至10重量%之Co；及約5重量%至9重量%之Fe，且剩餘部分為一或多種微量元素。
  15. 如請求項14之爐管道，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，該等組份之總和總計達100重量%。
  16. 如請求項13之爐管道，其包含40重量%至65重量%之Co；15重量%至20重量%之Cr；20重量%至13重量%之Ni；小於4重量%之Fe及剩餘一或多種微量元素，及至多20重量%之W，該等組份之總和總計達100重量%。
  17. 如請求項16之爐管道，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳。
  18. 如請求項13之爐管道，其包含20重量%至38重量%之鉻、25重量%至48重量%之Ni。
  19. 如請求項18之爐管道，其進一步包含0.2重量%至最多3重量%之Mn；0.3重量%至2重量%之Si；小於5重量%之鈦、鈮及所有其他微量金屬；及小於0.75重量%之量之碳，且剩餘部分基本上為鐵。
  20. 一種裂解爐，其包含具有如請求項1之爐管道之輻射區段。
  21. 一種裂解石蠟之方法，其包含在600℃至1000℃之溫度下使呈氣態之該石蠟穿過如請求項20之裂解爐之輻射區段達0.001秒至0.01秒之時間。
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