DE1255639B

DE1255639B - Industrial furnace

Info

Publication number: DE1255639B
Application number: DESCH29851A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann C Schutt
Original assignee: HERMANN C SCHUTT DR ING
Current assignee: HERMANN C SCHUTT DR ING
Priority date: 1961-06-15
Filing date: 1961-06-15
Publication date: 1967-12-07

Description

Ofen für industrielle Zwecke Durch die britische Patentschrift 494683 ist ein den Zwecken der Durchführung chemischer Umsetzungen dienender industrieller Ofen bekannt, bei dem in der Mitte der Ofenkammer in zwei Reihen eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender, das zu verarbeitende Einsatzmaterial führende Rohre angeordnet ist. Die beiden inneren Seitenwände der Ofenkammer sind durch entsprechende Anordnung der Formsteine mehrfach abgesetzt, und die Flammen von in der die Decke der Ofenkammer bildenden Wandung angeordneten Ölbrennern richten ihre Flammen auf die abgesetzten Formsteine, so daß dieselben von den Flammen bestrichen werden und auf die im Inneren der Kammer angeordneten Rohre Wärme zurückstrahlen.Industrial furnace by British Patent 494683 is an industrial used for the purpose of carrying out chemical reactions Known furnace, in which in the middle of the furnace chamber in two rows a plurality of parallel arranged mutually extending pipes leading to the input material to be processed is. The two inner side walls of the furnace chamber are arranged accordingly the shaped bricks set off several times, and the flames from in the ceiling of the furnace chamber The oil burners arranged in the wall direct their flames to the remote ones Molded bricks, so that they are smeared by the flames and on the inside The tubes arranged in the chamber radiate heat back.

Für viele chemische Umwandlungsprozesse ist es zweckmäßig, die Wärmezufuhr zu den von dem Einsatzmaterial durchsetzten Rohren abzustufen, damit beispielsweise an dem Eintrittsende des Einsatzmaterials in das Rohrsystem eine andere Wärmezufuhr eingestellt werden kann, als am Austrittsende des Rohrsystems entwickelt wird. Es lassen sich dadurch Temperaturbedingungen einstellen, die zu besonders günstigen Ausbeutewirkungsgraden führen. For many chemical conversion processes it is useful to add heat to the pipes penetrated by the feedstock, so for example another heat input at the inlet end of the feed material into the pipe system can be adjusted than is developed at the outlet end of the pipe system. It this allows temperature conditions to be set that are particularly favorable Lead yield efficiencies.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Ofen vor, der gewissermaßen aus einer Mehrzahl hintereinandergeschalteter Ofenkammern mit individuell einstellbarer Wärmezufuhr besteht. For this purpose, the invention provides a furnace that, as it were from a plurality of furnace chambers connected in series with individually adjustable There is heat supply.

Ein Ofen für industrielle Zwecke, insbesondere zur Durchführung chemischer Umsetzungen bei hohen Temperaturen, bei dem in der Ofenkammer mindestens eine Reihe parallel zueinander verlaufender, das zu verarbeitende Einsatzmaterial führende Rohre vorgesehen ist und die beiden Kammerseitenwandungen durch aufgesetzte Formsteine vielfach abgesetzte, unter einem Winkel zu der Rohrreihe verlaufende innere Kammerseitenwandungen aufweisen, welche durch die von den Brennern des Ofens erzeugten Flammen bestrichten werden, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß der Ofen aus einer Mehrzahl Kammern besteht, welche unter einem Winkel zur Rohrreihe verlaufende Kammerseitenwandungen aufweisen und stufenweise über senkrecht zu den Rohrreihen verlaufende Absätze miteinander verbunden sind und an den genannten Absätzen die die angrenzenden Kammerseitenwandungen bestreichenden Brenner angeordnet sind. A furnace for industrial purposes, in particular for carrying out chemical Reactions at high temperatures, in which there is at least one row in the furnace chamber running parallel to each other, leading to the input material to be processed Pipes is provided and the two chamber side walls by attached shaped stones Inner chamber side walls, which are often offset and run at an angle to the row of tubes have which bristle by the flames generated by the burners of the furnace are characterized according to the invention in that the furnace is made up of a plurality There are chambers, which chamber side walls run at an angle to the row of tubes have and gradually with each other via paragraphs running perpendicular to the rows of tubes are connected and on the paragraphs mentioned the adjacent chamber side walls coated burners are arranged.

Durch das Auftreten von Turbulenz in der Ofenkammer vermeidet die Erfindung lokale tSberhitzungserscheinungen an den das Einsatzmaterial führenden Rohren und erreicht somit eine möglichst gleichmäßige Wärmezufuhr zu denselben. Avoid the occurrence of turbulence in the furnace chamber Invention of local overheating phenomena on the feed material Tubes and thus achieves a heat supply to the same as evenly as possible.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Brennerflammen beiderseits der Rohrreihe entgegengesetzt gerichtet sind, wobei die zu beiden Seiten der Rohrreihe unter einem Winkel zu derselben angeordneten Seitenwände parallel zueinander verlaufen können. A preferred embodiment of the invention provides that the Burner flames on both sides of the row of tubes are directed in opposite directions, the side walls arranged on both sides of the row of tubes at an angle to the same can run parallel to each other.

Die Seitenwände der Ofenkammer können senkrecht zu den Rohrreihen verlaufende Abschnitte aufweisen, an denen, zweckmäßigerweise übereinander, mehrere Brenner angeordnet sein können. The side walls of the furnace chamber can be perpendicular to the rows of tubes Have extending sections on which, advantageously one above the other, several Burner can be arranged.

Ein erfindungsgemäßer Ofen kann derart ausgebildet sein, daß eine Mehrzahl gleichartig ausgebildeter Ofenkammern in einer Reihe und ineinander übergehend angeordnet sind, wobei die einzelnen Kammern gleiche oder auch unterschiedliche Größe haben können. An inventive furnace can be designed such that a Multiple similarly designed furnace chambers in a row and merging into one another are arranged, the individual chambers being the same or different Can have size.

Dabei können bei einer Ofenanlage der vorstehend erörterten Art die im wesentlichen senkrecht zu der Rohrreihe verlaufenden und die Brenner tragenden Wandabschnitte einander gegenüberliegend oder auch symmetrisch in Bezug aufeinander versetzt angeordnet sein. In a furnace of the type discussed above, the substantially perpendicular to the row of tubes and supporting the burners Wall sections opposite one another or symmetrically with respect to one another be arranged offset.

Es können auch die unter einem Winkel zu der Rohrreihe verlaufenden Seitenwandungen nicht parallel, sondern symmetrisch in bezug auf die Rohrreihe angeordnet sein. It can also run at an angle to the row of tubes Side walls are not arranged parallel, but symmetrically with respect to the row of tubes be.

Handelt es sich um eine Anlage, die katalytischen Umsetzungen dient, so verlaufen die die Rohrreihe bildenden Rohre zweckmäßigerweise vertikal, während, wenn es sich nur um rein thermische Umwandlungen handelt, die die Rohrreihe bildenden Rohre auch horizontal verlaufen können. Is it a plant that serves catalytic conversions, the tubes forming the row of tubes expediently run vertically, while if it is only a question of purely thermal transformations that form the row of tubes Pipes can also run horizontally.

Im allgemeinen werden die Seitenwandungen der Kammer vertikal verlaufen, so daß die in bezug auf die Rohrreihe winklige Anordnung der Seitenwandflächen sich nur im Grundriß auswirkt; es ist jedoch auch denkbar, daß die senkrecht zu der Rohrreihe einspringenden, die Brenner tragenden Abschnitte horizontal verlaufen und die winklige Anordnung der Kammerseitenwandungen sich in einem Vertikalschnitt des Ofens auswirkt. In general, the side walls of the chamber will be vertical, so that in terms of the row of tubes angled arrangement of the side wall surfaces only affects the ground plan; However, it is also conceivable that the perpendicular to the pipe row re-entrant, the burner supporting sections run horizontally and the angled arrangement of the chamber side walls in a vertical section of the furnace.

Die Erfindung ist in verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren veranschaulicht. Von diesen zeigt F i g. 1 einen Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ofenanlage, Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch diese Anlage, wobei es sich um eine mit Vonvärmung arbeitende Ofenanlage handelt, F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Vertikalschnitt, wobei jedoch eine Vorwärmung nicht vorgesehen ist und die Darstellung einen Ofen für katalytische Umsetzungen betrifft; sowohl in Fig.2 als auch in Fig. 3 entspricht die untere Hälfte der in Fig. 1 mit BB' bezeichneten Linie und die obere Hälfte der mitA'A bezeichneten Schnittlinie; F i g. 4 a bis 4 d zeigen verschiedene Grundrißformen, wobei Fig. 4 a schematisch die in Fig. 1 behandelte Anordnung wiedergibt; F i g. 5 a und 5b zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform im Horizontalschnitt. The invention is referred to in various embodiments illustrated on the figures. Of these, FIG. 1 a horizontal section through an embodiment of a furnace system according to the invention, FIG. 2 is a vertical section through this system, which is a furnace system that works with pre-heating, F i g. 3 one of the F i g. 2 corresponding vertical section, but with a preheating is not provided and the representation is a furnace for catalytic conversions regards; both in Fig. 2 and in Fig. 3, the lower half corresponds to that in Fig. 1 line designated BB 'and the upper half of the section line designated A'A; F i g. 4 a to 4 d show different plan shapes, FIG. 4 a being schematic shows the arrangement dealt with in FIG. 1; F i g. 5 a and 5 b show another possible embodiment in horizontal section.

Grundsätzlich ist für sämtliche im nachstehenden zur Erörterung gelangende Ausführungsformen folgendes zu beachten: Handelt es sich z. B. um die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen oder anderen organischen Verbindundungen, so kommen durchweg längere Rohrschlangen zur Anwendung. In solchen Fällen versieht man den Ofen mit Rohren für die Vorwärmung des Einsatzmaterials in einer Anordnung, bei der Wärme vorwiegend durch Konvektion von den Rauchgasen des Ofens übertragen wird. Die weitere Erhitzung des Einsatzmaterials auf das Umsetzungs-Temperaturniveau vollzieht sich in den Rohren, die in der Verbrennungskammer angeordnet sind und bei denen die obenerläuterten Gesichtspunkte der Dosierung der Intensität der Wärmezufuhr von großer Bedeutung sind. Basically, the following is discussed for all of them Embodiments to note the following: Is it z. B. to the pyrolysis of Hydrocarbons or other organic compounds are used throughout longer pipe coils for use. In such cases, the stove is provided with Tubes for the preheating of the feed material in an arrangement at the heat is mainly transmitted by convection from the flue gases of the furnace. The other The feed material is heated to the conversion temperature level in the tubes which are arranged in the combustion chamber and in which those mentioned above Aspects of the dosage of the intensity of the heat supply are of great importance are.

Für die Umsetzung von organischen Substanzen mit Hilfe von Katalysatoren wird meistens eine größere Anzahl paralleler Rohre oder Reaktoren verwendet, die ausschließlich in der Verbrennungskammer angeordnet sind. In diesen Fällen wird das Einsatzmaterial in vorgewärmter Form dem Ofen zugeführt, und es werden die Verbrennungsgase bei verhältnismäßig hoher Temperatur von der Verbrennungskammer abgezogen. Die anfängliche Länge des Reaktorrohres, gefüllt mit Katalysator, dient dem Zweck, das Einsatzmaterial auf das Reaktionstemperaturniveau zu bringen; und im weiteren Durchfluß durch das Rohr vollzieht sich die chemische Umsetzung mit einer von Stelle zu Stelle sich ändernden, der Temperatur und der Konzentration entsprechenden Intensität. For the conversion of organic substances with the help of catalysts usually a larger number of parallel tubes or reactors are used, the are arranged exclusively in the combustion chamber. In these cases it will the feedstock is fed to the furnace in preheated form and the combustion gases withdrawn from the combustion chamber at a relatively high temperature. The initial one Length of the reactor tube, filled with catalyst, serves the purpose of the feed bring to the reaction temperature level; and in the further flow through the In the tube, the chemical reaction takes place from place to place changing intensity according to temperature and concentration.

Gemäß Fig. 1 besteht der Ofen aus gleichartig ausgebildeten Teilen, von denen eine Mehrzahl entsprechend der Anzahl der Reaktionsrohre 1 die in der Mitte der Verbrennungskammer angeordnet sind, aneinandergereiht ist. According to Fig. 1, the furnace consists of similarly designed parts, of which a plurality corresponding to the number of reaction tubes 1 in the Are arranged in the middle of the combustion chamber, is strung together.

Die Brenner 3 sind in Vertikalreihen und in jeder Vertikalreihe in praktisch gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die Flamme oder der Verbren- nungskegel ist gegen eine Seitenwand 2 gerichtet mit versetzten, ausgekragten Schamofteformsteinen 4, wodurch vollständige Verbrennung bewirkt wird, große Wärmeübertragung an die Wand 2 sowie auch hohe Turbulenz der Verbrennungsgase. Diese Ausbildung des Verbrennungsvorganges bewirkt eine äußerst intensive Wärmeübertragung an die Reaktionsrohre 1. The burners 3 are in vertical rows and in each vertical row in arranged practically equidistant from one another. The flame or the burning cone is directed against a side wall 2 with offset, cantilevered Schamofteform stones 4, causing complete combustion, great heat transfer to the Wall 2 as well as high turbulence of the combustion gases. This formation of the combustion process causes an extremely intensive heat transfer to the reaction tubes 1.

Dadurch, daß eine weitere Brennerkolonne 3' auf der Gegenseite 2' des Einzelabschnittes angeordnet ist, erwirkt man eine gleichmäßige Bestrahlung der Reaktionsrohre 1 sowie auch eine gleichmäßige und hohe Wärmeübertragung durch Konvektion, die allgemein gleichmäßig über den Umfang des Rohres ist. Die Brenner 3, 3' können in verschiedener Höhenlage auf den senkrecht zu der Rohrreihe 1 verlaufenden Wandabschnitten 6, 6' angeordnet sein und können mit verschiedenem Wärmeeinsatz arbeiten, wodurch bewirkt wird, daß über die Länge des Rohres 1 die Intensität der Wärmeübertragung dementsprechend variiert.Because another burner column 3 'on the opposite side 2' of the individual section is arranged, a uniform irradiation is achieved of the reaction tubes 1 as well as a uniform and high heat transfer Convection, which is generally uniform around the circumference of the pipe. The burners 3, 3 'can be at different heights on the perpendicular to the row 1 of tubes Wall sections 6, 6 'can be arranged and can use different heat work, which causes the length of the tube 1, the intensity of the Heat transfer varies accordingly.

Diese Eigenschaft ist erwünscht bei Verwendung von einer Mehrheit von parallelen Reaktoren oder Rohren.This property is desirable when used by a majority from parallel reactors or pipes.

Die Aneinanderreihung von mehreren Abschnitten ermöglicht es, daß jeder Abschnitt mit einem bestimmten Maß von Wärmeerzeugung arbeitet und dementsprechend die Wärmeaufnahme der Reaktorrohre den Erfordernissen des Umsetzungsprozeßes angepaßt sein kann. Die hier gezeigten Verhältnisse entsprechen den Fällen, in denen lange Rohrschlangen und große Fließgeschwindigkeiten Anwendung finden. The stringing together of several sections makes it possible that each section works with a certain amount of heat generation and accordingly the heat absorption of the reactor tubes is adapted to the requirements of the conversion process can be. The relationships shown here correspond to the cases in which long Coiled pipes and high flow velocities are used.

F i g. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Ofen, der einer rein thermischen Umsetzung dient; in dem zur Ableitung der Heizgase dienenden Kamin 7 sind Vorwärmungsrohre 8 vorgesehen, so daß das am oberen Ende der Vorwärmungsrohre 8 zugeführte Einsatzmaterial bei 9 in die die Rohrreihe bildenden Rohre 1 eintritt und von oben nach unten dieselben durchströmt und bei 10 entnommen wird. F i g. Fig. 2 shows a vertical section through a furnace, which one purely thermal conversion is used; in the chimney used to discharge the heating gases 7 preheating pipes 8 are provided so that the upper end of the preheating pipes 8 fed feed material enters at 9 in the tubes 1 forming the tube row and flows through the same from top to bottom and is removed at 10.

Die Rohre 1 sind hier im Zickzack geführt, so daß in jeder Rohrebene abwechselnd die Rohre 1 von oben nach unten und von unten nach oben durchströmt werden, bis das Material an der unteren Seite des Ofens bei 10 entnommen wird. The tubes 1 are guided here in a zigzag so that in each tube level alternately flows through the tubes 1 from top to bottom and from bottom to top until the material is removed from the bottom of the furnace at 10.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung wird das Einsatzmaterial von einem horizontal verlaufenden Verteilerrohr 9 den vertikal verlaufenden ein Katalysatormaterial enthaltenden Rohren 1 zugeführt, so daß sämtliche Rohre von oben nach unten parallel durchströmt werden. Die Entnahme des umgewandelten Materials erfolgt an einem ähnlichen horizontal verlaufenden, die unteren Enden der Rohre zusammenfassenden Verteilerrohr 10. In the case of the in FIG. The arrangement shown in Fig. 3 is the feedstock from a horizontally extending distributor pipe 9 to the vertically extending one Catalyst material containing tubes 1 supplied so that all tubes of flow through in parallel from top to bottom. The removal of the converted material takes place on a similar horizontally running, the lower ends of the tubes summary manifold 10.

Der in F i g. 1 dargestellte Schnitt zeigt eine Große ofenanlage; ein kleiner Ofen könnte auch aus nur einer Einheit der in F i g. 1 dargestellten ineinander übergehenden Mehrzahl von Einheiten bestehen. The in F i g. 1 section shows a large furnace system; a small oven could also consist of only one unit of the one shown in FIG. 1 shown merging plurality of units exist.

F i g. 1 stellt einen Horizontalschnitt dar, es ware jedoch auch denkbar, den Ofen in vertikaler Richtung entsprechend dem Schnitt gemäß Fig. 1 auszubilden.F i g. 1 shows a horizontal section, but it would also be conceivable to design the furnace in the vertical direction in accordance with the section according to FIG.

Die F i g. 4 a bis 4d zeigen schematisch Horizontalschnittsvarianten. F i g. 4 a entspricht der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und läßt sich als nicht versetzt ausgebildete Gegenstromanlage charakterisieren, da hier die Brenner zu beiden Seiten der Rohrreihe nach verschiedenen Richtungen weisen, die die Brenner tragenden Wände 6, 6' jedoch in bezug auf die Rohrreihe 1 nicht versetzt angeordnet sind. The F i g. 4 a to 4 d schematically show horizontal section variants. F i g. 4 a corresponds to the embodiment according to FIG. 1 and can be considered as not Characterized offset countercurrent system, since the burner closes here both sides of the row of tubes point in different directions, which the burners supporting walls 6, 6 'but not offset with respect to the pipe row 1 are.

Demgegenüber stellt Fig. 4b eine versetzt ausgebildete Gegenstromofenanlage dar, die sich gegenüber F i g. 4 a nur dadurch unterscheidet, daß die rechte Wandseite um einen halben Abstand zweier aufeinanderfolgender Wandabschnitte 6 versetzt ist.In contrast, FIG. 4b shows a countercurrent furnace system of offset design represent, which are opposite F i g. 4 a differs only in that the right side of the wall is offset by half a distance between two successive wall sections 6.

In F i g. 4 c und 4 d ist die Gasströmung beiderseits der Rohrreihe 1 in gleicher Richtung, während bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 c die die Brenner tragenden Abschnitte 6, 6' nicht versetzt liegen, also ähnlich wie in F i g. 4 a in dieser Beziehung liegen sie in F i g. 4 d versetzt. In Fig. 4 c and 4 d is the gas flow on both sides of the row of tubes 1 in the same direction, while in the embodiment according to FIG. 4 c the the Sections 6, 6 'carrying the burner are not offset, so similar to FIG i g. 4 a in this respect they are in FIG. 4 d offset.

F i g. 5 a und 5b zeigen zwei weitere Ausführungsformen, bei denen in aneinandergrenzenden Abschnitten die Strömungsrichtung der durch die Brenner erzeugten Flammen entgegengesetzt ist; hierbei ist in F i g. 5 a eine nichtversetzte Anordnung dargestellt, während die die Brenner bei der Ausführungsform gemäß F i g. Sb tragenden Abschnitte 6, 6' versetzt liegen. F i g. 5 a and 5 b show two further embodiments in which in adjoining sections the direction of flow through the burner generated flames is opposite; here in FIG. 5 a a non-displaced Arrangement shown, while the burner in the embodiment according to F i G. Sb bearing sections 6, 6 'are offset.

Die Ausführungsformen gemäß F i g. 4 a bis 5 b wurden gezeigt, um die Vielseitigkeit der Anordnungsmöglichkeiten zu beleuchten; es können sich bei sämtlichen Figuren sowohl um Horizontalschnitte als auch um Vertikalschnitte handeln. The embodiments according to FIG. 4 a to 5 b were shown to to shed light on the versatility of the possible arrangements; it can be at all figures are both horizontal and vertical sections.

Claims

Claims: 1. Furnace for industrial purposes, in particular for Performing chemical reactions at high temperatures, at that in the furnace chamber at least one row running parallel to one another, the feedstock to be processed leading pipes is provided and the two chamber side walls by attached Shaped bricks that are often offset and run at an angle to the row of pipes have inner chamber side walls, which by the burners of the furnace generated flames are painted, characterized in that the furnace is off consists of a plurality of chambers which extend at an angle to the row of tubes (1) Chamber side walls (2, 2 ') and stepwise over perpendicular to the rows of tubes (1) running paragraphs (6, 6 ') are connected to each other and to the named Paragraphs (6, 6 ') the burner brushing the adjacent chamber side walls (3, 3 ') are arranged.

2. Oven according to claim 1, characterized in that the of the Burners (3, 3 ') generated flames on both sides of the tube rows (1) in opposite directions are directed.

3. Oven according to claim 1 or 2, characterized in that the under Inner chamber side walls (2, 2 ') run parallel to each other.

4. Oven according to claim 1 or one of the following claims, characterized characterized in that the wall shoulders (6, 6 ') carrying the burner are perpendicular to the Rows of tubes (1) run.

5. Furnace according to claim 4, characterized in that several burners (3, 3 ') are arranged one above the other.

6. Oven according to claim 1 or one of the following claims, characterized characterized in that the furnace chambers are arranged in a row merging into one another are.

7. Oven according to claim 6, characterized in that the individual Chambers have different sizes.

8. Furnace according to claim 6, characterized in that the burner (3, 3 ') supporting wall paragraphs (6, 6') are arranged opposite one another.

9. Oven according to claim 6, characterized in that the wall paragraphs (6, 6 ') are arranged symmetrically offset from one another.

10. Oven according to claim 6 or one of the following claims, characterized characterized in that on both sides of the row of tubes (1) at an angle the same extending side walls (2, 2 ') with respect to the row of tubes (1) symmetrically run towards each other.

11. Oven according to claim 1 or one of the following claims, in particular for catalytic reactions, characterized in that the tubes and the side wall surfaces run vertically.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1041 927; British Patent No. 494,683; U.S. Patent No. 2604084.