[0001] Die Erfindung betrifft einen Pyrolyseofen zum thermischen Spalten von Kohlenwasserstoffen
mit einer Strahlungszone, darin eingebauten Brennern und Spaltrohren, wobei die Spaltrohre
in der Strahlungszone aus parallel angeordneten, vertikal verlaufenden geraden Rohrstücken
und diese verbindende, im unteren Bereich der Strahlungszone befindlichen Rohrkrümmern
bestehen, wobei jeweils zumindest vier Spaltrohre zu gleichartig in der Strahlungszone
angeordneten Gruppen zusammengefaßt sind, wobei die Spaltrohre einer Gruppe im unteren
und oberen Bereich der Strahlungszone über Rohrsammelstücke jeweils in einem Austrittsrohr
vereinigt sind, wobei die geraden Rohrstücke und die Rohrsammelstücke der einzelnen
Gruppen in Querrichtung des Pyrolyseofens einreihig, d.h. in einer Ebene, angeordnet
sind.
[0002] Die thermische Spaltung (Cracken) von Kohlenwasserstoffen erfolgt üblicherweise in
Pyrolyseöfen. Ein herkömmlicher Pyrolyseofen weist eine mit Brennern beheizte Strahlungszone
auf. Die thermische Spaltung der Kohlenwasserstoffe wird in Spaltrohren in der Strahlungszone
durchgeführt. Die Spaltung der Kohlenwasserstoffe kann dadurch erleichtert werden,
daß die Kohlenwasserstoffe vor der Einleitung in die Strahlungszone in einer Konvektionszone
des Pyrolyseofens vorgewärmt werden.
[0003] Unter der Vielzahl der zwischenzeitlich entwickelten Pyrolyseöfen hat sich der eingangs
beschriebene Pyrolyseofen besonders bewährt. In Figur 1 ist die Anordnung der Spaltrohre
in der Strahlungszone eines derartigen Pyrolyseofens beispielhaft dargestellt. Im
gezeigten Beispiel sind jeweils 16 Spaltrohre zu den Gruppen A, B und C zusammengefasst.
Die Bereiche der einzelnen Gruppen sind durch strichpunktierte Linien angedeutet.
Die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe werden entsprechend der Pfeilrichtung von oben
in die Spaltrohre in der Strahlungszone geleitet. Die Spaltrohre verlaufen parallel
und gerade (Z-Richtung) bis zum unteren Bereich der Strahlungszone, wo jeweils zwei
Spaltrohre über ein Rohrsammelstück vereinigt werden. An die resultierenden acht Spaltrohre
der Gruppe schließen sich Rohrkrümmer an. Von den Rohrkrümmern führen gerade, parallel
und vertikal (in Z-Richtung) angeordnete Rohrstücke zum oberen Bereich der Strahlungszone.
Dort werden jeweils vier Rohrstücke in Rohrsammelstücken zu zwei Spaltrohren vereinigt.
Diese zwei Spaltrohre sind in einem weiteren Rohrsammelstück zu dem Auslaßrohr der
jeweiligen Gruppe zusammengeführt. Die gespaltenen Kohlenwasserstoffe werden durch
die drei Auslaßrohre der Gruppen aus der Strahlungszone des Pyrolyseofens geleitet.
Die geraden Rohrstücke und die Rohrsammelstücke der einzelnen Gruppen sind einreihig
angeordnet. Sie liegen alle in derselben Ebene (X/Z-Ebene). Lediglich die Rohrkrümmer
im unteren Bereich der Strahlungszone weisen Auskragungen auf und ragen aus dieser
Ebene heraus.
[0004] Die Spaltrohre sind in der Strahlungszone des Pyrolyseofens üblicherweise aufgehängt.
Durch Temperaturänderungen verursachte Längenausdehnungen machen das Aufhängen der
Spaltrohre erforderlich. Allerdings ist die mechanische Belastung der Spaltrohre aufgrund
ihres Eigengewichtes in diesem Fall erheblich. Daher treten insbesondere in den Rohrkrümmern
Spannungsüberschreitungen vor allem bei hohen Temperaturen auf.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pyrolyseofen der eingangs genannten
Art aufzuzeigen, welcher auf einfache Art und Weise Spannungsüberschreitungen in den
Spaltrohren verhindert.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohrstücke einer Gruppe
am Eintritt in die Strahlungszone jeweils zur Hälfte rechts- und linksseitig um das
Austrittsrohr der Gruppe angeordnet sind und daß die Rohrkrümmer der einen Hälfte
der Gruppe in die entgegengesetzte Richtung weisend wie die Rohrkrümmer der zweiten
Hälfte der Gruppe angebracht sind.
[0007] Die Anordnung der Spaltrohre im erfindungsgemäßen Pyrolyseofen bedingt, daß die von
oben nach unten durchströmten, geraden Rohrstücke der beiden Hälften einer Gruppe
die von unten nach oben durchströmten Rohrstücke seitlich in der Anordnungsebene der
Spaltrohre in der Strahlungszone umgeben. Im erfindungsgemäßen Pyrolyseofen verkleinert
sich der Krümmungsradius der Rohrkrümmer erheblich, wodurch die auftretenden Spannungsbelastungen
wesentlich verringert werden. Im erfindungsgemäßen Pyrolyseofen sind auch die Auskragungen
der Rohrkrümmer geringer, d.h. die Rohrkrümmer ragen wesentlich weniger aus der Anordnungsebene
der Spaltrohre heraus. Damit kommt es ebenfalls zu einer Reduzierung der Spannungsbelastungen
der Spaltrohre. Im erfindungsgemäßen Pyrolyseofen ist ferner die Wärmeverteilung auf
die Spaltrohre der einzelnen Gruppen gleichmäßiger.
[0008] In Weiterbildung der Erfindung sind die Spaltrohre vor dem Eintritt in die Strahlungszone
stufenförmig versetzt angeordnet und ein Spaltgaskühler befindet sich über jedem Austrittsrohr
einer Gruppe außerhalb der Strahlungszone in gerader Verlängerung der Auslaßrohre.
Die Spaltrohre werden dabei vor dem Eintritt in die Strahlungszone in einer Stufe
(zwei 90°-Krümmungen) um die Spaltgaskühler geführt. Somit wird eine besonders vorteilhafte
vertikale Anordnung der Spaltgaskühler ermöglicht.
[0009] Mit besonderem Vorteil sind die Spaltrohre über Rohrsammelstücke jeweils in ein Spaltrohr
mit vergleichsweise vergrößertem Durchmesser vereinigt. Dadurch wird der Druckverlust
in den Spaltrohren klein gehalten.
[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
[0011] Hierbei zeigt:
- Figur 2:
- die Anordnung der Spaltrohre eines erfindungsgemäßen Pyrolyseofens.
[0012] In Figur 2 ist eine Spaltrohranordnung eines erfindungsgemäßen Pyrolyseofens dargestellt,
der die Erfindung in Abwandlung der herkömmlichen Spaltrohranordnung aus Figur 1 nach
dem Stand der Technik verdeutlicht. In Figur 2 sind ebenfalls drei Gruppen von Spaltrohren
A, B und C aufgezeigt. Die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe werden entsprechend der
Pfeilrichtung von
oben in die Rohre eingeleitet. Die drei Gruppen der Spaltrohre sind stufenförmig versetzt
(zwei 90°-Krümmungen) um drei nicht dargestellte Spaltgaskühler angeordnet, bevor
sie in die Strahlungszone des Pyrolyseofens hineinlaufen. Die Spaltgaskühler befinden
sich in Verlängerung der drei Auslaßrohre (in Z-Richtung weisende Pfeile). Die gestrichelte
Linie symbolisiert das obere Ende der Strahlungszone des Pyrolyseofens. Gerade, vertikal
(Z-Richtung) angeordnete Rohrstücke der Spaltrohre reichen bis zum unteren Bereich
der Strahlungszone. Dort sind jeweils zwei Spaltrohre über ein Rohrsammelstück zu
einem Rohr vereinigt. Die resultierenden acht Spaltrohre pro Gruppe gehen in acht
Rohrkrümmer über, von denen jeweils vier eine in etwa gleiche Krümmungsrichtung aufweisen.
Eine gewisse Abweichung in der Krümmungsrichtung ist durch die Auskragungen der Rohrkrümmer
bedingt. Die Anordnung der Rohrkrümmer ermöglicht, daß die von unten nach oben durchströmten
acht geraden Rohrstücke jeder Gruppe, in die die Rohrkrümmer münden, in der Anordnungsebene
der Spaltrohre zwischen den von oben nach unten durchströmten geraden Rohrstücken
liegen. Die geraden Rohrstücke der Gruppen liegen in der Anordnungsebene der Spaltrohre
(X/Z-Ebene). Die acht von unten nach oben durchströmten, geraden Rohrstücke jeder
Gruppe werden über Rohrsammelstücke zunächst zu zwei Spaltrohren und über ein weiteres
Rohrsammelstück zu einem Auslaßrohr vereinigt. Über den drei Auslaßrohren befinden
sich die nicht dargstellten Spaltgaskühler in gerader Verlängerung der Auslaßrohre.
1. Pyrolyseofen zum thermischen Spalten von Kohlenwasserstoffen mit einer Strahlungszone,
darin eingebauten Brennern und Spaltrohren, wobei die Spaltrohre in der Strahlungszone
aus parallel angeordneten, vertikal verlaufenden geraden Rohrstücken und diese verbindende,
im unteren Bereich der Strahlungszone befindlichen Rohrkrümmern bestehen, wobei jeweils
zumindest vier Spaltrohre zu gleichartig in der Strahlungszone angeordneten Gruppen
zusammengefaßt sind, wobei die Spaltrohre einer Gruppe im unteren und oberen Bereich
der Strahlungszone über Rohrsammelstücke jeweils in einem Austrittsrohr vereinigt
sind, wobei die geraden Rohrstücke und die Rohrsammelstücke der einzelnen Gruppen
in Querrichtung des Pyrolyseofens einreihig, d.h. in einer Ebene, angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke einer Gruppe am Eintritt in die Strahlungszone jeweils zur Hälfte
rechts- und linksseitig um das Austrittsrohr der Gruppe angeordnet sind und daß die
Rohrkrümmer der einen Hälfte der Gruppe in die entgegengesetzte Richtung weisend wie
die Rohrkrümmer der zweiten Hälfte der Gruppe angebracht sind.
2. Pyrolyseofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltrohre vor dem Eintritt
in die Strahlungszone stufenförmig versetzt angeordnet sind und sich über jedem Austrittsrohr
einer Gruppe außerhalb der Strahlungszone ein Spaltgaskühler in gerader Verlängerung
der Auslaßrohre befindet.
3. Pyrolyseofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spaltrohre
über Rohrsammelstücke jeweils in ein Spaltrohr mit vergleichsweise vergrößertem Durchmesser
vereinigt sind.
