DE530633C

DE530633C - Furnace for the heat treatment of hydrocarbon oils

Info

Publication number: DE530633C
Application number: DEF68188D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-04-14
Filing date: 1929-04-14
Publication date: 1931-07-30

Description

Ofen zur Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen Die Erfindung betrifft Ofen von Rohrform, insbesondere solche, welche zum Erwärmen von Kohlenwasserstoffölen geeignet sind. Sie betrifft einen Ofentyp, mit welchem eine außerordentliche Gleichförmigkeit und genaue Überwachung der den Rohren zugeführten Wärme erreicht werden kann, während ein Durchsacken der Rohre vermieden und die Zerstörung der Oberflächen auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen Ofentyp, welcher insbesondere für hohe Temperaturen .brauchbar ist, er umfaßt sowohl die grundsätzlichen Konstruktionsmerkmale wie auch diejenigen Konstruktionseinzelheiten und Abwandlungen, durch welche eine einfache und billige Ausbildung ermöglicht wird.Furnace for the heat treatment of hydrocarbon oils The invention relates to Tubular ovens, particularly those used for heating hydrocarbon oils are suitable. It concerns a type of furnace with which an extraordinary uniformity and accurate monitoring of the heat added to the tubes can be achieved while Sinking of the pipes is avoided and the destruction of the surfaces to a minimum is reduced. The invention also relates to a type of furnace, which in particular for high temperatures .usable, it includes both the basic design features as well as those construction details and modifications by which a simple and cheap training is made possible.

In der Zeichnung bedeutet Abb. i eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i, Abb. 3 bis 5 Einzelheiten zur Abb. i, Abb. 6 den Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform.In the drawing, Fig. I means a partially sectioned side view a preferred embodiment of the invention, Fig. 2 is a section along the line 2-2 of Fig. I, Fig. 3 to 5 details of Fig. I, Fig. 6 the section through a modified embodiment.

Der neue Ofen besitzt ein feuerfestes Mauerwerk i aus irgendeinem geeigneten Material, z. B. feuerfesten Ziegeln, und eine äußere Stützvorrichtung, z. B. einen Stahlmantel 2.The new stove has fireproof masonry of some kind suitable material, e.g. B. refractory bricks, and an external support device, z. B. a steel jacket 2.

Der Mantel 2 braucht nicht aus einem einzigen Stück Metall zu bestehen, man kann statt seiner auch gleichwertige Stützvorrichtungen verwenden, beispielsweise eine siebtrommelartige Konstruktion, bestehend aus Metallbändern, die durch senkrechte Stangen in Abstand gehalten werden. Das Wort Mantel ist also in weitestem Sinne aufzufassen und umfaßt alle möglichen Anpassungen und Abwandlungen. Das Mauerwerk kann jeden geeigneten Querschnitt besitzen, der bei der bevorzugten Ausführungsform ringförmig ist, aber auch jede andere geometrische Form annehmen kann. Die Wände des Mauerwerkes sind vorzugsweise wesentlich senkrecht.The jacket 2 need not consist of a single piece of metal, you can use equivalent support devices instead, for example a sieve drum-like construction, consisting of metal bands, which by vertical Rods are kept at a distance. So the word coat is in the broadest sense and includes all possible adaptations and modifications. The masonry can be of any suitable cross-section, as in the preferred embodiment is ring-shaped, but can also assume any other geometric shape. The walls of the masonry are preferably substantially perpendicular.

Der rohrförmige Erhitzer q. besteht vorzugsweise aus einer Reihe von Rohren, die durch kastenförmige Kopfstücke 5 mit den Enden so aneinander angeschlossen sind, daß sie eine stetige Umlaufsbahn festlegen. Gegebenenfalls können die Rohre auch mehrfach verbünden werden, oder es können Gruppen mehrfach verbunden werden und diese Gruppen ihrerseits hintereinandergelegt werden. Die Rohre sind vorzugsweise senkrecht angeordnet worden, so daß sie im wesentlichen die Innenfläche der Verbrennungskammern auskleiden und die Mauerung i gegen die Einwirkung strahlender Hitze schützen.The tubular heater q. preferably consists of a series of Pipes connected by box-shaped headers 5 with the ends so connected to one another are that they establish a steady orbit. If necessary, the pipes can also be linked multiple times, or groups can be linked multiple times and these groups are in turn placed one behind the other. The tubes are preferably have been placed vertically so that they are essentially the inner surface of the combustion chambers lining and protecting the masonry i against the effects of radiant heat.

Der Ofen ist mit einem Einlaß 6 und einem Auslaß i S versehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sitzen Ein-und Auslaß in der Nähe der oberen und unteren Enden des Ofens, doch können gemäß Abb. 6 die Stellungen von Ein- und Auslaß auch vertauscht werden. Der Einlaß und der Auslaß sind vorzugsweise zentral angeordnet. Die Deck_ e 7 'besteht' vorzugsweise aus feuerfestem - Material. Verbrennungsprodukte können von -irgendeiner Stelle her durch den Einlaß 6 eingeführt werden, vorzugsweise wird indessen ein Öl- oder Gasbrenner 8 vorgesehen, dem durch die Leitung 9 Brennstoff, durch das Rohr io Luft und bzw. oder durch das Rohr 9d direkt Dampf zugeführt werden kann, um den Brennstoff zu zerstäuben oder zu verteilen. Der Brenner 8 ist vorzugsweise so gelagert, daß er die Verbrennungsprodukte mit Bezug auf die Mauerung zentral und -in deren Längsrichtung und, da die Rohre senkrecht sind, parallel zur Achse der Rohre führt. Er ist vorzugsweise so angeordnet, daß er eine relativ kurze und konzentrierte Flamme bildet, welche nicht wesentlich über die Schultern 22 und 24 vorragt. Die Flamme ist so wesentlich völlig innerhalb des Durchblickes der Rohre und liefert eine Quelle intensiver strahlender Hitze. Die Mauerung i ist vorzugsweise mit einer Anzahl von Gucklöchern i i versehen, durch welche das Innere des Ofens beobachtet werden kann.The furnace is provided with an inlet 6 and an outlet i S. at In the preferred embodiment of the invention, the inlet and outlet are located nearby of the upper and lower ends of the furnace, however, as shown in Fig. 6, the positions the inlet and outlet can also be swapped. The inlet and the Outlet are preferably arranged centrally. The deck 7 'consists' preferably of fireproof - material. Combustion products can pass through the inlet from anywhere 6 are introduced, but preferably an oil or gas burner 8 is provided, the fuel through the line 9, through the pipe io air and / or through the Pipe 9d can be supplied directly with steam in order to atomize the fuel or to distribute. The burner 8 is preferably mounted so that it can remove the products of combustion with reference to the masonry central and -in its longitudinal direction and, since the pipes are perpendicular, parallel to the axis of the tubes. It is preferably arranged so that it forms a relatively short and concentrated flame, which is not essential protrudes over the shoulders 22 and 24. The flame is so essentially entirely within the perspective of the pipes and provides a source of intense radiant heat. The brickwork i is preferably provided with a number of peepholes i i through which can be observed inside the furnace.

Die Verbrennungsprodukte ziehen senkrecht durch die Mitte der Verbrennungskammer i 6 in einer den Achsen der Rohre im allgemeinen parallelen Richtung und führen so, den senkrecht angeordneten Rohren Wärme zu, sie übertragen aber auf die Rohre keine wesentliche Wärmemenge durch Berührung, da die Masse der Gase mit den Rohren nicht in Berührung kommt. Die die Rohre unmittelbar umgebende Atmosphäre liegt wesentlich außerhalb des Weges der Verbrennungsprodukte. Es ist weiterhin der Querschnitt des Kanals, durch welchen die Verbrennungsprodukte strömen, im wesentlichen ,konstant gehalten, wodurch ein Abweichen der Verbrennungsgase von der Strömungsrichtung verhindert wird, so daß die heißen Gase nicht gegen. die Rohre geschleudert werden können.The combustion products pull vertically through the center of the combustion chamber i 6 in a direction generally parallel to the axes of the tubes and lead so, the vertically arranged pipes heat, but they transfer it to the pipes no significant amount of heat from contact, since the mass of the gases with the pipes does not come into contact. The atmosphere immediately surrounding the pipes is essential outside the path of the products of combustion. It is still the cross section of the Channel through which the combustion products flow, essentially, constant held, which prevents the combustion gases from deviating from the direction of flow so that the hot gases do not oppose. the pipes can be thrown.

Gemäß Abb. i kann unter dem Auslaß 15 ein Aschenkasten 17 vorgesehen werden, um die Verwendung pulverisierter Kohle als Heizmittel zu ermöglichen. Ein rohrförmiger Rost i8 kann den Aschenkasten überlagern und durch ihn kaltes, für den Ofen bestimmtes Öl durchgeschickt werden, um etwa darauffallende Asche abzuschrecken und ihre Beseitigung zu erleichtern. Die angesammelte Asche kann aus dem Aschenkasten durch einen Ejektor i9 entfernt werden, dessen V enturikehle 2o durch ein ventilüberwachtes Rohr 2i mit Dampf beschickt wird. Selbstverständlich kann jedoch die Beseitigung der Asche auch durch andere Mittel geschehen. Der Einlaß 6 und der Auslaß 15 besitzen einen kleineren Durchmesser als das Ofeninnere, und die Enden der Rohre ragen über die Heizkammer hinaus nach außen, so daß die kastenförmigen Verbindungsstücke 5 für die Reinigung, den Rohraustausch usw. bequem zugänglich sind. Der Einlaß 6 und der Auslaß 15 sind vorzugsweise mit Bezug auf die Rohre zentral angeordnet.As shown in Fig. I, an ash pan 17 can be provided under the outlet 15 to enable the use of pulverized coal as heating means. A tubular grate 18 can overlie the ashtray and cold oil intended for the stove can be sent through it to deter any ash falling on it and to facilitate its removal. The accumulated ash can be removed from the ash pan by an ejector i9, the venturi throat 2o of which is fed with steam through a valve-controlled pipe 2i. Of course, the ash can also be removed by other means. The inlet 6 and outlet 15 have a smaller diameter than the interior of the furnace, and the ends of the tubes protrude outwards beyond the heating chamber, so that the box-shaped connecting pieces 5 are easily accessible for cleaning, tube replacement, etc. Inlet 6 and outlet 15 are preferably centrally located with respect to the tubes.

Die die rohrförmige Heizvorrichtung 4 bildenden Rohre 4a können von dem oberen Rohrblech nach unten hängen, indem die Kopfstücke 5 darauf ruhen, oder aber die Rohre können auch in der Nähe ihrer unteren Enden abgestützt sein, sofern der in den Rohren aufrechterhaltene Druck derart ist, Saß der Aufwärtsschub ausreicht, um das Rohrgewicht' im wesentlichen auszugleichen oder zu überschreiten. Dieser Zustand liegt dann vor, wenn die Druckeinheit in einem Röhr multipliziert mit der Querschnittsfläche des Rohrinnern gleich oder größer ist wie das Rohrgewicht. Die Schultern 22 und 24 halten in der Nähe der Rohre einen Wall von sich nicht oder sich relativ langsam bewegendem Gas aufrecht. Die oberen Enden der Rohre sitzen in einer Kammer 25, die eine abnehmbare Decke 26 besitzt, die unteren Rohrenden sitzen in der ringförmigen Ausnehmung 27, die mit abnehmbaren Seitenteilen 28 versehen ist, um einen bequemen Zugang zu den Kopfstücken zu ermöglichen. Der Mantel2 sitzt an senkrechten Ständern 3o. Die Mauerung i kann aus einer inneren Verkleidung aus feuerfesten Ziegeln 32 bestehen, welche mit einem geeigneten Isoliermaterial hinterlegt. ist und auf der Platte 33 ruht. Das untere Rohrblech 4o besteht vorzugsweise aus Segmenten, welche an der Außenkante auf dem Träger 41 und an der Innenkante auf dem Ringflansch 42 ruhen. Das obere Rohrblech 23 besteht vorzugsweise gleichfalls aus mehreren Abschnitten und ruht an der Außenkante auf dem Mauerwerk i, an der Innenkante auf dem ringförmigen Rahmen 43. Die segmentartige Ausbildung der oberen und unteren Rohrbleche in Verbindung mit dem Umstand, daß das untere Rohrblech lediglich auf Tragflanschen ruht, ermöglicht, daß ein ganzer Rohrabschnitt erforderlichenfalls durch einen geeigneten Kran gehoben werden kann, so daß die Ofenverkleidung instand gesetzt werden kann. Beim Einführen neuer Rohre braucht man lediglich die alten Rohre an geeigneten Stellen abzuschneiden, die Enden aus den Kupplungen zu entfernen, ein neues Rohr an die Stelle des alten zu bringen und dessen Ende mit dem für diesen Zweck gebräuchlichen Werkzeug in die kastenförmigen Kopfstücke aufzuweiten.The tubes 4a forming the tubular heater 4 can be of hang down the upper tube sheet with the head pieces 5 resting on it, or but the tubes can also be supported near their lower ends, provided the pressure maintained in the pipes is such that if the upward thrust is sufficient, to substantially balance or exceed the pipe weight. This The state exists when the pressure unit in a tube is multiplied by the The cross-sectional area of the pipe interior is equal to or greater than the pipe weight. the Shoulders 22 and 24 do not or do not hold a wall in the vicinity of the pipes relatively slow moving gas upright. The top ends of the tubes sit in a chamber 25, which has a removable cover 26, the lower pipe ends sit in the annular recess 27, which are provided with removable side parts 28 is to allow easy access to the headers. The coat2 fits on vertical stands 3o. The masonry i can consist of an inner lining Refractory bricks 32 are made, which are deposited with a suitable insulating material. is and rests on the plate 33. The lower tube sheet 4o is preferably made of Segments, which on the outer edge on the carrier 41 and on the inner edge the annular flange 42 rest. The upper tubular sheet 23 is preferably also made consists of several sections and rests on the outer edge on the masonry i, on the Inner edge on the annular frame 43. The segment-like design of the upper and lower tube sheets in connection with the fact that the lower tube sheet only rests on support flanges, enables an entire section of pipe if necessary can be lifted by a suitable crane so that the furnace cladding can be repaired can be set. When inserting new pipes you only need the old ones Cut off pipes at suitable points, remove the ends from the couplings, to bring a new pipe to the place of the old one and its end with the one for this one Purpose common tool to expand into the box-shaped head pieces.

Die Gase können nach ihrem Durchgang durch den Ofen durch den Kanal 5o (Abb. i) in den Abschnitt 5 1 geleitet werden. Dieser kann aus einer feuerfesten Mauerung 52 bestehen, welche durch einen geeigneten Stahlmantel 53 o. dgl. gestützt wird, und ist vorzugsweise mit einem Satz 54 von Rohren versehen, in welchem die Rohre 55 quer zur Strömungsrichtung der Gase verlaufen. Der obere Teil des Abschnitts 5, steht durch das von der Klappe 62 überwachte Rohr 61 mit dem Schornstein 50 unter Überwachung durch die Klappe 63. Wenn der Ofen in Gang gesetzt wird, ist es gewöhnlich ratsam, die Verbrennungsprodukte direkt in den Schornstein zu führen, indem die Klappe 63 geöffnet und die Klappe 62 geschlossen wird. Wenn der Betrieb im Gange ist, kann die Klappe 63 geschlossen und die Klappe 62 geöffnet werden, damit die Verbrennungsprodukte durch den Abschnitt 5 i geleitet werden. Die Abschnitte i und 51 sind vorzugsweise in Serie geschaltet, so daß 01 durch den einen Abschnitt und danach durch den anderen Abschnitt hindurchgeschickt wird. Vorzugsweise wird das 01 durch das Rohr 47 in den rohrförmigen Erhitzer 54 eingeführt und danach durch das Rohr 71 in den rohrförmigen Erhitzer 4 abgegeben, in welchem es auf Kracktemperatur oder eine andere gewünschte Temperatur erwärmt werden kann. Das Öl kann alsdann durch das Rohr 75 in eine Rektifikationskolonne 76 irgendwelcher geeigneten Art abgegeben werden. Das durch das Rohr zugeführte Öl kann flüssige Rückläufe von dem Turm und bzw. oder Frischöl enthalten. Man kann beispielsweise der Rektifikationskolonne 76 durch die Dampfleitung 77 ein Destillat in der ' Dampfphase entnehmen, und man kann, wenn gewünscht, durch seitliche Auslässe 78 von Zwischenpunkten der Kolonne eine oder mehrere Schnitte bzw.- Fraktionen in flüssiger Phase entnehmen. Etwaige Bodenansammlungen im Fuß der Kolonne 76 können durch das ventilüberwachte Rohr 79 abgezogen und aus dem System abgeführt werden.After passing through the furnace, the gases can be conducted through the channel 5o (Fig. I) into the section 5 1. This can consist of a refractory brickwork 52, which is supported by a suitable steel jacket 53 or the like, and is preferably provided with a set 54 of pipes in which the pipes 55 run transversely to the direction of flow of the gases. The upper part of section 5 is through the pipe 61 monitored by the flap 62 with the chimney 50 under the supervision of the flap 63. When the stove is started it is usually advisable to lead the combustion products directly into the chimney, by opening flap 63 and closing flap 62. When operation is in progress, flap 63 can be closed and flap 62 opened to allow the products of combustion to pass through section 5i. Sections i and 51 are preferably connected in series so that 01 is sent through one section and then through the other section. Preferably, the oil is introduced through the tube 47 into the tubular heater 54 and then discharged through the tube 71 into the tubular heater 4, in which it can be heated to cracking temperature or some other desired temperature. The oil can then be discharged through tube 75 into a rectification column 76 of any suitable type. The oil supplied through the pipe may contain liquid returns from the tower and / or fresh oil. For example, a distillate in the vapor phase can be taken from the rectification column 76 through the vapor line 77 and, if desired, one or more cuts or fractions in the liquid phase can be taken through lateral outlets 78 from intermediate points of the column. Any soil accumulations in the foot of the column 76 can be drawn off through the valve-monitored pipe 79 and discharged from the system.

Die Abb.6 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform, bei welcher der Einlaß 6 am unteren Ende angeordnet ist, während der neben dem oberen Ende vorgesehene Auslaß 15 die Verbrennungsprodukte an einen Wärmeaustauschapparat 5o abgibt. Dieser kann jede geeignete Konstruktion besitzen, beispielsweise aus einem Satz von Rohren 5 r bestehen, durch welche die Verbrennungsprodukte hindurchgehen, und welche durch die Stirnflächen 52 und 53, die mit dem Außenmantel 53a dicht verbunden sind, in ihrer Lage gehalten werden. Bei der dargestellten Ausführungsform führt ein Rohr 55 dem Mantel Luft zu, welche um die Rohre 51 zirkuliert und durch indirekten Wärmeaustausch mit den durch die Röhre 5i ziehenden Verbrennungsprodukten erwärmt wird. Die erwärmte Luft kann durch das Rohr 56 aus dem Mantel 53a abgeleitet und -der den Brenner 8 umgebenden Kammer 57 zugeführt werden. Es ist selbstverständlich, daß auch bei dieser Ausführung der Einlaß oben und der Auslaß unten sein kann, so..daß die Strömung der Verbrennungsprodukte dann von oben nach unten erfolgt. Bei der Anordnung (Abb. 6) wird die Luft durch Übertragungsberührung mit den heißen Verbrennungsgasen vorgewärmt, so daß sie bei ihrer Zuführung zu dem Brenner 8 eine außerordentlich heiße Flamme liefert, welche die Quelle intensiver strahlender Wärme bildet. Infolge der Anordnung der Rohre um die Verbrennungs-. kammer 16 herum wird diese Wärme rasch von dem durch die Rohre fließenden Öl absorbiert, so daß das 01 rasch auf die gewünschte Temperatur gebracht und nicht über eine relativ lange Zeitperiode der Erwärmung unterworfen wird. Der in Abb. 6 veranschaulichte Ofen wird gewöhnlich ohne den in Abb. i dargestellten Erhitzerabschnitt verwendet, welcher die Verbrennungsprodukte von dem Auslaß 15 empfängt, doch kann gegebenenfalls ein besonderer Vorwärmerabschnitt für das O1 verwendet werden.Figure 6 illustrates a modified embodiment in which the inlet 6 is arranged at the lower end, while the outlet 15 provided next to the upper end discharges the combustion products to a heat exchange apparatus 5o. This can be of any suitable construction, for example consisting of a set of tubes 5r through which the combustion products pass and which are held in place by the end faces 52 and 53 which are tightly connected to the outer jacket 53a. In the embodiment shown, a pipe 55 supplies air to the jacket, which air circulates around the pipes 51 and is heated by indirect heat exchange with the combustion products passing through the pipe 5i. The heated air can be diverted from the jacket 53a through the pipe 56 and fed to the chamber 57 surrounding the burner 8. It goes without saying that in this embodiment too, the inlet can be at the top and the outlet at the bottom, so that the flow of the combustion products then takes place from top to bottom. In the arrangement (Fig. 6) the air is preheated by transferring contact with the hot combustion gases so that when it is fed to the burner 8 it provides an extraordinarily hot flame which forms the source of intense radiant heat. As a result of the arrangement of the tubes around the combustion. chamber 16 around this heat is rapidly absorbed by the current flowing through the pipes oil, so that the 01 is brought rapidly to the desired temperature and not subjected over a relatively long period of heating. The furnace illustrated in Fig. 6 is usually used without the heater section shown in Fig. I which receives the products of combustion from outlet 15, but a special preheater section for the O1 can be used if necessary.

Es versteht sich im übrigen, daß die Erfindung als solche hinsichtlich ihrer praktischen Verwirklichung der mannigfachsten Ausgestaltung und Abwandlung fähig ist.It goes without saying, moreover, that the invention as such with regard to their practical realization of the most varied forms and modifications is capable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Furnace for heat treatment of hydrocarbon oils, characterized in that a vertical combustion chamber has a central in you have arranged space through which the combustion gases flow unhindered can, and which of a series of vertically arranged oil delivery and heating pipes is surrounded in such a way that the heat of the combustion gases is essentially caused by radiation and is not transferred to the oil delivery pipes through direct contact.

2. Oven according to claim i, characterized in that a vertical combustion chamber is provided at its ends with a burner chamber and an outlet channel, whose Cross-sections are smaller than the cross-section of the combustion chamber, and that one Oil conveyor and heating coil in the form of a row arranged vertically with one another connected pipes around the combustion chamber adjacent to its walls and outside the path of combustion products -'ängeördhet -is u and the flow allows a heat-absorbing liquid through the tubes.

3. Oven after. Claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber is essentially is cylindrical in shape and provided with a circular ring - vertical heating pipes, the center of which corresponds essentially to the center of the combustion chamber, so that the - burning fuel and its products of combustion in a central unhindered Pull longitudinal path and essentially without contact with the tubes through the chamber can. q .. Furnace according to claim i or 2, characterized in that it is in series or parallel-or -parallel and in series arranged unshielded heat absorption tube possesses, which at approximately uniform distance from each other and from the walls the combustion chamber are arranged. 5. Furnace according to claim i, characterized by a burner mounted at one end of the combustion chamber, which his Flame and combustion products in an unobstructed vertical path essentially able to drift parallel to the oil pumping and heating pipes; without direct contact the same. 6. Oven according to claim i, characterized by the arrangement of an air preheater in it, through which the products of combustion, having passed the unimpeded path have passed through the combustion chamber, are sent and dealt with the air for fuel combustion is in heat exchange contact.