DE1601235B - Ofen zur thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

In den Zeichnungen ist

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur thermi- F i g. 1 ein horizontaler Schnitt durch eine bevor-

schen Behandlung von Kohlenwasserstoffe.; bei hoher 65 zugte Ausführungsform eines Ofens gemäß der ErTemperatur, der einen von einer Anzahl unterein- findung,

a.u.ier verbundener Rohre durchlaufenen und mit Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch den Ofen von

einer Anzahl von Brennern ausgestatteten Strah- Fig. 1,

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Fig 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, des Ofens von Fig. 1,

pig. 4 eine schematische V eranschaulichung einer Rohranordnung, die von derjenigen in der bevorzugrcn Ausführungsform der Fig. 1,2 und 3 abweicht.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, wird der im wesentlichen rechteckige Ofen 1 von den Seitenwänden 10, den Endwänden 12, dem Dach 14 und Je_n, Boden 16 begrenzt. Innerhalb des Ofens befinden sich Längswände 18, die im wesentlichen die volle Höhe des Ofeninneren haben, derart, daß nur «snug Raum zwischen den oberen Enden dieser Längswände 18 und dem Dach 14 bleibt, um eine thermische Expansion der Wände zuzulassen. Die Längswände 18 sind in Abständen voneinander und naralle! zueinander so angeordnet, daß sie eine gemeinsame Abzugszone, die durch den lnnenraum des Ofens 1 verläuft, bilden. Innerha.b des Ofens sind eint Anzahl Querwände 22 parallel zu den Endwänden so angeordnet, daß sie rechtwinklig an die Länesw .nde 18 anstoßen und zwei Serien von Feuerun'szonen24a, 24b und 241 bilden. Ebenso vrie die I ängswände 18 haben die Querwände 22 im

wesentl'.hen die volle Höhe des Ofeninneren. so daß jede der Feuerungszonen 24β. 24 ή und 24 c gegen die anderen isoliert ist. Das heißt, es ist keine Strömung von Verbrennungsgasen zwischen den Feuerungszonen möglich, und jede der Feuerungszonen steht nur mit der gemeinsamen Abzugszone fo offener Verbindung. Durch den Aufbau des^Ofens _aus isolierten Zellen und die wärmeisolierende Wirkune des feuerfesten Materials, aus dem er aufgebaut ist wird praktisch jede Wärmeübertragung z\vischen den Feuerungszonen vermieden, so^ daß die Temperaturen in einer Feuerungszone genau und nnahhäneie von den Temperaturen in den benachbarten Feuerungszonen reguliert werden können.

Jede Feueruneszone weist in den Längswanden 18 Öffnuimen 40 auf. durch die eine offene Verbindung Twisrh-n jeder Feuerungszone und der gemein-Smcn Abzugszone 20 für den Durchschnitt von Ver-Mn₈SgJ geschaffen wird. Der Verbrenr.ungsaasauslaßtt ermöglicht den Durchtritt des Abgases (das in der gemein, amen Abzugszone 20 durch Vermischen der aus jeder Feuerungszone abgezogenen Verbr.nnungsgase gebildet wird) in die KonvekuonsSamnfer 28.^g Abzugszone 20, Abzugsgasausaß 26 und Konvektionsheizkammer 28 sind in Serie S dem Abzug 30 angeordnet. In beiden Zweigen de pöbelten Abzugs 30 sind Strömungsdämpfer V₂ ζί Steuerung des Durchtritts der Abgase ange-

Innerhalb ieder der Feuerungszonen sind am Boden eine Anzahl Brenner 34 befestigt. Die Brenner Sd innerhalb jeder Feuerungszone in zwei Reihen und innerhalb eder Reihe in Flucht zueinander so dnet daß iede Reihe parallel zu der benachsenkrechten Wand aus feuerfestem Material, versorgt Die Feuerung jedes der Brenner erfolgt unabhängig und durch übliche Mittel. Die Brenner sinct so angeordnet, daß jeder Brenner einer /.eile seine Flamme und die Verbrennungsgase aufwärts an cue benachbarte Wandfläche21 schlagen und daran nacn oben strömen läßt und diese Fläche mit Rammen und heißen Verbrennungsgasen so einhüllt, dais eine Strahlungsheizfläche gebildet wird.

Reaktionsmasse wird durch vier voneinander unabhängige Rohrsätze durch den Ofeü gefuhrt, wooei je zwei Sätze durch jede der beiden Serien ^is°^liener Feuerungszetlen führen. Jeder Rohrsatz besteht aus. Vorheizrohren 36, die vorzugsweise vertikal üinerhalb der Konvektionshei2kammer28 angeordnet una so miteinander verbunden sind, daß sie vorheizrohrschlangen 33 bilden, ver-Valen Reaktionsronren 37, die innerhalb der Feuerungszonen 24 α, 24 O una 24 c angeordnet und so miteinander verbunden sind, daß sie Reaktionsrohrschlangen 39 bilden, innere Überquerungsleitungen 35, die die ReaktionsronrscUangen 39 in Serie miteinander verbinden una äußeren Überquerungsleitungen38, die die \orneizrohrschlangen 33 in Serie mit den Reaktionsronrschlangen39 verbinden.

a₅ Reaktionsmasse tritt in die Vorheizrohrscnlangen 33 in der Konvektionsheizkaminer 28 ein una strömt durch die äußere Überquerungsleitung 3» m die Reaktionsrohrschlange 39 in der Feuerungszone 24 a, von dort in Serie durch die innere uoerquerungsleitung 35 zu den Reaktionsrohrscnlangen 39 in den Feuerungszonen 24 b und 24 c. Die Keantionsrohrschlangen 39 sind innerhalb ihrer rz\xrungszellen so angeordnet, daß vertikale KeaKtionsrohre 37 in einer Reihe in Flucht zueinander αηα parallel zu und zwischen einander gegenüber angeordnet befeuerten Flächen 21 aus feuerfestem Material verlaufen. Die vertikalen Reaktionsrohre ii sino in ausreichenden Abständen voneinander angeoranet, daß benachbarte Rohre sich nicht gegenseitig von der von den Strahlungsheizflachen an den uoerflächen 21 ausgehenden Strahlungswarme abschirmen können. Dadurch wird jedes Rohr vol s^and.g und gleichmäßig über se.ne gesamte Oberfläche oer Strahlungswärme ausgesetzt In dieser Weise sind zwei Sätze von Reaktionsrohren «nnerhalb emer ge ineinsamen Serie von Feuerungszellen bei '-nsgesamt λ ier Reaktionsrohrsätzen in dem Ofen angeordnet.

Natürlich kann jede gewünschte Anzahl von Rohr sätzen innerhalb einer Feuerungszelle verwendet werden, und diese Zahl ist nur du.ch dus Große der Feuerungszellen und die jP™»*te Anzahl von Reaktionsrohrsätzen beschrankt. Beispielsweise Kon nen wie in F i g 4 gezeigt d«i p«aUeIe Satze von Reaktionsrohren 1 a, 1 b und 1 innerhalb einer_ em ₅₅ zelnen Feuerungszelle so ^ X[^JfJ^ Satz symmetrisch und in gleicher We« der von den Strahlungsheizflachen auf den ««««ηζι. aoge strahlten ^ rmeausgesem.stauch kann ede ge

sfmSz^erden, daB sie

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bestimmten, durch ein bestimmtes Verfahren ge- Zwischenschaltung der verhältnismäßig langen gegebenen Anforderungen genügt meinsamen Abzugszone 20 in Kombination mit der

In der in den F i g. 1, 2 und 3 gezeigten bevorzug- Anordnung der Ventilationsmittel 40 am Boden des ten Ausführungsform strömen beim Betrieb des Ofens dazu, die von den verschiedenen Feuerungs-Ofens verbrauchte Verbrennungsgase aus jeder der S Zonen abziehenden und vorzugsweise in der Ab-Feuerungszellen durch die Öffnungen 40 in den zugszone20 weiter aufgeheizten Verbrennungsgasc Längswänden 18 in eine gemeinsame Abzugszone 20. zu vermischen, so daß sie mit einer einheitlichen Die öffnungen 40 sind am oder nahe am Boden des hohen Temperatur in die Konvektionsheizkammer Ofens angeordnet, um das Umlaufen der Verbren- eintreten. Auf diese Weise kann die Reaktionsmasse nungsgase in den Feuerungszonen zu begünstigen io gleichmäßig bis nahe an die gewünschte Reaktionsund damit eine gute Wärmeübertragung zu gewähr- tempe-atur vorgeheizt werden, bevor sie in die Feueleisten, da diese Anordnung die von den Brenner- rungszonen eintritt und kann nach Eintreten in die flammen aufsteigenden heißen Verbrennungsgase Reaktionsrohrschlangen in der Feuerungszone des nach unten zum Boden der Feuerungszone lenken, Ofens rasch auf die Reaktionstemperatur gebracht wo sie gemeinsam durch die öffnungen 40 in die ge- 15 werden.

meinsame Abzugszone 20 strömen. Nach Eintritt in Die vertikale Anordnung der Vorheizrohre 36 för-

die Abzugszone 20 strömen die vereinigten Verbren- dert eine gleichmäßige Erwärmung jedes Satzes von

nungsgase nach oben und als Abgas aus der Ab- Vorheizrohren, insofern, als die Achsen der Vorheiz-

zugszone20 über den Abgasaustritt 26 in die Kon- schlangen eines jeden Satzes praktisch parallel zur

vektionsheizkammer 28. Die vertikalen Vorheizrohre »o Strömungsrichtung der heißen Abgase verlaufen und

36 werden von diesen heißen Abgasen aufgeheizt, jedes Vorheizrohr daher in gleicher Weise zu dem

während diese durch die Konvektionsheizkammer 28 Temper'turgradienten in der Konvektionsheizkam-

strömen. Von dort werden die Abgase über den Ab- mer ausgerichtet ist. Durch die vertikale Anordnung

zug 30, worin ihre Strömung durch Strömungsdämp- der Vorheizrohre entfällt auch die Notwendigkeit

fer32 gesteuert wird, abgezogen. 95 von Rohrträgern, die bei Verwendung horizontal

Ein Satz an einer Wand befestigter Brenner 42 verlaufender Vorheizrohre vorgesehen werden müßwird durch das Rohrsystem 44 mit Brennstoff und ten und von denen viele innerhalb der heißesten Luft versorgt und dient dazu, die Verbrennungs- Teile des Konvektionsabschnittes angeordnet sein gase aus den Feuerungszellen 24 α, 24 b und 24 c müßten, um die Rohre abzustützen. Da eine Hochin der Abzugszone 20 weiter aufzuheizen und diese 30 temperaturpyrolyse oft Abgastemperaturen in der Gase bei einer höheren Temperatur zu halten, als sie Größenordnung von etwa 1260° C erfordert, um die bei Verwendung nur der aus den einzelnen Feue- Reaktionsmasse ausreichend vorzuheizen, müßten rungszonen herausgetragenen Konvektionswärme er- derartige Träger aus sehr teuren hochtemperaturbezielt werden kann. Die Temperatur der in die Kon- ständigen Legierungen bestehen. Die in dem Ofen vektionsheizkammer 28 eingeleiteten Gase kann auf 35 der Erfindung verwendeten Vorheizschlangen mit diese Weise unabhängig von der Feuerung in den vertikalen Rohren können dagegen im oberen Ende einzelnen Feuerungszonen auf einen bestimmten des Konvektionsabschnittes befestigt werden, ebenso Wert eingestellt werden. Da die Feuerungszonen wie die Reaktionsrohre im oberen Teil des Straheiner Serie bei verschiedenen Temperaturen gehalten lungsheizabschnitts des Ofens befestigt sind. Auch werden können und gewöhnlich auch bei verschie- 40 ein Absinken der Rohre oder von Rohrteilen wird denen Temperaturen gehalten werden, dient die weitgehend vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 lungsheizabschnitt, eine von einer Anzahl Vorheiz- Patentansprüche: rohre durchlaufene Konvektionsheizkammer und eine Abzugszone zur Überführung heißer, von den

1. Ofen zur thermischen Behandlung von Brennern im Strahlungsheizabschnitt erzeugter VerKohlenwasserstoffen, der einen von einer An- 5 brennungsprodukte in die Konvektionshdzkammer zahl untereinander verbundener Rohre durch- zum Heizen der Vorheizrohre aufweist, wobei die laufenen und mit einer Anzahl von Brennern Vorheizrohre und die vertikalen Rohre im Strahausgestatteten Strahlungsheizabschnitt, eine von lungsheizabschnitt so miteinander verbunden sind, einer Anzahl Vorheizrohre durchlaufene Kon- daß sie nacheinander von der Reaktionsmasse vektionsheizkammer und eine Abzugszone zur io durchströmt werden.

Überführung heißer, von den Brennern im Strah- Bei einer bei hoher Temperatur und unter An-

lungsheizabschnitt erzeugter Verbrennungspro- Wendung kurzer Verweilzeiten durchzuführenden dukte in die Konvektionsheizkammer zum Heizen thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen der Vorheizrohre aufweist, wobei die Vorheiz- muß die Reaktionsmase für eine genau einzuhalrohre und die vertikalen Rohre im Strahlungs- 15 tende Reaktionsdauer, oft für Bruchteile von Sekunheizabschniit so miteinander verbunden sind, den, auf eine bestimmte und gleichmäßig hohe Temdaß sie nacheinander von der Reaktionsmasse peratur erhitzt werden, damit die gewünschten Umdurchströmt werden, dadurch gekenn- Setzungen erfolgen und unerwünschte Nebenreaktiozeichnet, daß die Strahlungsheizkammer nen ganz oder weitgehend unterbleiben,
durch wenigstens eine Serie vertikaler feuerfester 20 Röhrenofen der oben beschriebenen Art sind aus Wände (22), die im wesentlichen die volle Höhe Wii.nacker-Küchler, Chemische Technologie, 1959, des Strahlungsheizabschnittes haben, in wenig- Bd. 3, Seite 221, letzter Abschnitt bis Seite 222, insstens eine Serie Seite an Seite liegender Feue- besondere Abb. 27 und aus der deutschen Ausrungszonen (24a,24b,24c) unterteilt ist, die legeschrift 1 041 926 bekannt. Diese bekannten Röh-Abzugszone (20) von einer Anzahl dieser 25 renöfen sind aber für die Anwendung sehr hoher Feuerungszonen (24a, 246, 24c) durch eine wei- Temperaturen von beispielsweise bis zu 1260' C für tere solche feuerfeste Wand (18) mit öffnungen die der Ofen gemäß der Erfindung vorgesehen ist, (40) in ihrem Bode.iteil, uie eine Strömung nicht geeignet, weil die Rohre horizontal verlaufen zwischen der Abzugszone und den Feuerungs- und daher beim Erhitzen durchsinken und weil sie zonen ermöglichen, getrennt ist, die nach oben 30 keine Mittel, durch die eine ausreichende Gleichgerichteten Brenner (34) in jeder Feuerungszone mäßigkeit des Erhitzens gewährleistet ist, aufweisen, an zwei einander gegenüber angeordneten feuer- Der Röhrenofen gemäß der Erfindung ist dadurch

festen Wänden (22,12) angeordnet sind, wobei gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizkammer die Rohre (37) in jeder Feuerungszone in Ab- durch wenigstens eine Serie ■ ;rtikaler feuerfester ständen voneinander vertikal in einer einzelnen 35 Wände, die im wesentlichen die volle Höhe des Reihe in Flucht zueinander zwischen den ein- Strahlungsheizabschnittes haben, in wenigstens eine ander gegenüber angeordneten feuerfesten Wan- Serie Seite an Seite liegender Feuerungszonen unterden (22,12) und den an diesen Wänden ange- teilt ist, die Abzugszone von einer Anzahl dieser ordneten, nach oben gerichteten Brennern (34) Feuerungszonen durch eine weitere solche feuerfeste angeordnet sind. 40 Wand mit öffnungen in ihrem Bodenteil, die eine

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Strömung zwischen der Abzugszone und den Feuezeichnet, daß zwei Serien von Feuerungszonen rungszonen ermöglichen, getrennt ist und die nach (24«. 24 b, 24 c) innerhalb des Strahlungs- oben gerichteten Brenner in jeder Feuerungszone an heizabschnittes, und zwar an jeder Seite der ge- zwei einander gegenüber angeordneten feuerfesten meinsamen Abzugszone (20) eine vorgesehen ist. 45 Wänden angeordnet sind, wobei die Rohre in jeder

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- Feuerungszone in Abständen voneinander vertikal in zeichnet durch Brenner (42) in der gemein- einer einzelnen Reihe in Flucht zueinander zwisamen Abgangszone (20) für das Aufheizen der sehen den einander gegenüber angeordneten feuerdurch sie hindurchströmenden Abgase. festen Wänden und den an diesen Wänden angeord-

4. Ofen nach einem der vorhergehenden An- 50 neten, nach oben gerichteten Brennern angeordnet sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- sind.

heizrohre (36) vertikal in der Konvektionsheiz- Vorzugsweise sind innerhalb des Strahlungsabkammer (28) angeordnet sind. schnittes zwei Serien von Feuerungszonen, und zwar

5. Ofen nach einem der vorhergehenden An- an jeder Seite der gemeinsamen Abzugszone eine, sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ßren- 55 vorgesehen.

ner (34) in den Feuerungszonen am Boden (16) In der gemeinsamen Abzugszone ist vorzugsweise

angeordnet sind. ein Brenner für das Aufheizen der durch sie hin

durchströmenden Abgase vorgesehen.

Die Vorheizrohre sind zweckmäßig vertikal in der

60 Konvektionsheizkammer und die Brenner in den

Feuerungszonen sind vorzugsweise am Boden angeordnet.