DE2504010A1

DE2504010A1 - Furnace for thermal cracking of hydrocarbons - with nonlinear reaction tubes

Info

Publication number: DE2504010A1
Application number: DE19752504010
Authority: DE
Inventors: Peter Dyer; Alexander Fleming; Peter Hinchley; Roger Reagan; Frank Cornelius Roesler
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1976-08-05
Also published as: BE825214A

Abstract

A pyrolysis furnace for the thermal cracking of hydrocarbons comprises a radiant zone within the walls of the furnace, which contains at least one reaction tube extending continuously through the radiant zone from its inlet end in a winding path. Furnaces contg. nonlinear reaction tubes can operate with lower mean tube-wall temps. than furnaces with straight tubes, and, for a given furnace height, a smaller no. of relatively large-bore tubes can be used, thus increasing the useful life of the tubes before removal of coke deposits becomes necessary. The tubes can be in the form of a helix, a double helix, a spiral, zigzag or a wave, and can be straight over part of their length. The radiant heat is pref. supplied by burners mounted on one end (pref. the top) of the furnace, or mounted on one side are pref. arranged vertically in the furnace. The pitch of the coil, etc., can be constant over the length of the tube or can be smaller at its inlet end than at its outlet end. The tubes are pref. circular in cross section.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Olefinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und Verfahren zur Pyrolyse oder 11Crackung" von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien und insbesondere auf Crackprozesse, bei denen normalerweise Wasserdampf als Prozeßstromverdünnungsmittel verwendet wird und bei denen eine einen wesentlichen Anteil an gesättigten Kohlenwasserstoffen enthaltende Kohlenwasserstoffmischung während ihres Durchganges durch zumindest ein strahlungsbeheiztes Rohr pyrolysiert wird. Zu Produkten dieser Pyrolyse gehören Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht ein- -schließlich von Äthylen, Propylen und Butadien als hoch wertvolle Produkte. Process and apparatus for producing olefins The invention relates to an apparatus and method for the pyrolysis or 11cracking "of Hydrocarbon feedstocks, and particularly cracking processes which normally use steam as the process stream diluent and one of which has a substantial proportion of saturated hydrocarbons containing hydrocarbon mixture during its passage through at least a radiation-heated pipe is pyrolyzed. Products of this pyrolysis include Low molecular weight hydrocarbons including ethylene, Propylene and butadiene as highly valuable products.

Das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise cyclische und nlcht-cyclische aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Kohlenstoffzahlen im Bereich von C2 bis etwa C15 umfassen. The hydrocarbon feedstock for the invention Process can include, for example, cyclic and non-cyclic aliphatic hydrocarbons with carbon numbers ranging from C2 to about C15.

Ein geeignetes Beschickungsmaterial ist "Naphtha" (leichte bis schwere Erdölkohlenwasserstoffe bzw. -mischungen), das durch eine von der Erdölfraktionierung herrührende Fraktion gebildet wird und die vorgenannten Kohlenwasserstoffe zusamen mit einigen aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält.A suitable feed material is "naphtha" (light to heavy Petroleum hydrocarbons or mixtures), which is produced by one of petroleum fractionation originating fraction is formed and the aforementioned hydrocarbons together with some aromatic hydrocarbons.

Ein alternativ anzuwendendes Beschickungsmaterial ist das von einem Verfahren zur Aromatenproduktion aus einer Erdöldestillatfraktion wie "Naphtha" resultierende Raffinat, oder das Beschickungsmaterial könnte durch eine höher siedende Mischung wie die Kerosin- oder Gasöliraktionen gebildet werde. Besonders geeignete Beschickungsmaterialien für eine Äthylenproduktion durch thermische Crackprozess.An alternative feed material to be used is that of one Process for aromatics production from a petroleum distillate fraction such as "naphtha" resulting raffinate, or the feedstock could be replaced by a higher boiling point Mixture like the kerosene or gas oil actions are formed. Particularly suitable Feed materials for ethylene production by thermal cracking process.

sind Paraffine von niedrigem Molekulargewicht wie beispielsweise Äthan und/oder Propan und/oder Butan. An diesen Kohlenwasserstoffen reiche Beschickungen sind Jedoch nicht immer generell a's Handelsprodukt verfügbar und in solchen Fällen pflt irgendeine Crackung dieser Kohlenwasserstoffe, wie sie zu verzeichnen ist, primär von einer NebenproduktHickfUhrung etwa innerhalb des her kömmlichen Crackprozesses auf Naphtha-Basis herzurührei.are paraffins of low molecular weight such as ethane and / or propane and / or butane. Loads rich in these hydrocarbons However, they are not always generally available as a commercial product and in such cases plants some cracking of these hydrocarbons as it is recorded primarily from a by-product recovery, for example within the conventional cracking process to stir up naphtha-based eggs.

In den letzten Jahren wurde die Steigerung der Äthylenausbeute von Crackprozessen studiert, speziell von solchen Prozessen, bei denen gemischte höhere BeschJdrungsmaterialien wie Naphtha verwendet werden. Das Ergebnis waren Vorschläge für "intensivere" Cracken, die eine erhöhte Umwandlung des Beschickungsmaterials ergeben. In diesen Öfen sind die Wärmezufuhrraten zu den Pyrolyserohren relativ höher, die Verweilzeiten der Prozeßströme (bzw. In recent years, the ethylene yield has increased by Cracking processes studied, specifically those processes involving mixed higher Damage materials such as naphtha can be used. The result was suggestions for "more intense" cracking which involves increased feed conversion result. In these ovens, the rates of heat input to the pyrolysis tubes are relative higher, the dwell times of the process streams (resp.

strömenden Reaktionsmischung) in den sog.Strahlungszonen der Öfen relativ kleiner und die zur Verhinderung weiterer Reaktion notwendige abrupte AbkUhlung der Prozeßströme findet somit relativ eher statt. Herkömmliche Pyrolyse öfen umfassen Lagen oder Ansammlungen (banks) von ihrem Wesen nach geraden bzw. gestreckten Rohren. Die Lage von horizontalen oder vertikalen Rohren kann durch Biegen des Rohres um 1800 in den Abmessungen des Ofenmantels entsprechenden Intervallen gebildet werden. Das in ein Rohr eintretende Beschickungsmaterial durchquert dann Ublicherweise die Länge oder Höhe des Ofens zwei- oder mehrere Male bevor es aus dem Rohr aus tritt. Solche Rohre werden oft "Pyrolyseschlangen" genannt, obwohl die Rohre tatsächlich in einer im wesentlichen ebenen Fläche liegen.flowing reaction mixture) in the so-called radiation zones of the furnace relatively smaller and the abrupt cooling necessary to prevent further reaction the process flows thus take place relatively sooner. Conventional pyrolysis ovens include Layers or collections (banks) by their nature straight or elongated tubes. Horizontal or vertical pipes can be positioned by bending the pipe around 1800 are formed in intervals corresponding to the dimensions of the furnace shell. The feed material entering a pipe then usually traverses the Length or height of the oven two or more times before it emerges from the pipe. Such pipes are often called "pyrolysis coils", although the pipes are actually lie in a substantially flat surface.

Es wurde nun Uberreschenderwelse gefunden, daß weitere Vorteile beim Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien erzielt werden können, wenn eine neue und grundsätzlich unterschiedliche Form von Pyrolyse-bzw. Surprising catfish have now been found to have further advantages in Cracking of hydrocarbon feedstocks be achieved can, if a new and fundamentally different form of pyrolysis or.

Ofenrohren verwendet wird.Stovepipes is used.

Demgemäß umfaßt ein erfindungsgemäßer Pyrolyseofen für eine Anlage zur thermischen Crackung von Kohlenwasserstoffen eine Strahlungszone innerhalb des Ofenmantels, die zumindest ein sich kontinuierlich durch die Zone von ihrem Einlaßende her in gewundener bzw. gewickelter Weise erstreckendes Rohr enthält. Die Windung oder Wickhng des Rohrs kann irgendeine geeignete Form haben, es wird Jedoch angenommen, daß schraubenförmige, doppelschraubenförmige, spiralförmige, zick-zackförmige und wellenförmige Wicklungen bzw. Windungen in der Praxis brauchbarer sein werden. Nach Wunsch kann ein Abschnitt des Rohres gerade bzw. gestreckt sein. Accordingly, a pyrolysis furnace according to the invention comprises for a plant for thermal cracking of hydrocarbons a radiation zone within the Furnace shell which extends at least one continuously through the zone from its inlet end contains pipe extending in a coiled manner. The twist or winding of the tube may be of any suitable shape, however, it is believed that helical, double helical, spiral, zigzag and Wave-shaped windings or turns will be more useful in practice. To If desired, a section of the pipe can be straight or stretched.

Der Strahlungswärmefluß zum Ofen gemäß der Erfindung kann entweder von einer Endfeuerung d.h. einem oder mehreren Brennern an einem Ende des Ofens, deren Brennflammen in Richtung der Rohrachsen ausgerichtet sind oder von einer seitlichen Feuerung, d.h. von einem oder mehreren in Intervallen längs der Ofenlänge angeordneten Brennern herrühren. The radiant heat flow to the furnace according to the invention can be either from an end firing, i.e. one or more burners at one end of the furnace, whose combustion flames are aligned in the direction of the pipe axes or from a side Firing, i.e. one or more arranged at intervals along the length of the furnace Originate from burners.

Es wird angenommen, daß die wirksamste und brauchbarste Ofenform eine solche ist, bei der das gewickelte bzw. gewunden Rohr bzw. die Rohre im wesentlichen vertikal angeordnet ist bzw. sind und bei der eine End- oder Kopffeuerung vorgesehen ist, wobei sich die Verbrennungsgase im Ofen abwärts bewegen im Gleichstrom zu dem durch das Rohr bzw. It is believed to be the most effective and useful form of oven one in which the coiled or coiled Pipe or the tubes is or are arranged essentially vertically and with one end or overhead firing is provided with the combustion gases in the furnace downward move in direct current to the one through the pipe resp.

die Rohre strömenden Prozeßstrom.process stream flowing through the tubes.

Ein Vermischen der Verbrennungsgase und Reaktionsmischung bzw. des Prozeßstromes ist natürlich unerwünscht und das gewickelte Rohr bzw. die Rohre ist bzw. sind daher wirksam gegenüber den Gasen der Strahlungszone abgedichtet. Mixing of the combustion gases and reaction mixture or the Process flow is of course undesirable and the wound tube or tubes is or are therefore effectively sealed off from the gases in the radiation zone.

Nach dem Durchgang durch das oder die Rohr(e) wird der Prozeßstrom üblicherweise unmittelbar abgekühlt. Die Verbrennungsgase werden getrennt aus der Strahlungszone für erneute Verwendung abgeführt.After passing through the tube (s), the process flow usually cooled immediately. The combustion gases are separated from the Radiation zone dissipated for re-use.

Vorzugsweise sollte das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei dem Rohr so groß wie möglich sein,um den erforderlichen Wärmetransport zum Prozeßgas zu erleichtern. Preferably the ratio of surface area to volume should be the pipe should be as large as possible in order to achieve the required heat transfer to the process gas to facilitate.

Je größer dieses Verhältnis ist, um so geringer braucht nur die thermische Triebkraft, d.h. der Temperaturgradient quer zur Rohrwand zu sein. Das bedeutet wiederum, daß einige wünschenswerte Vorteile gegenüber vorhandenen Öfen erreichbar sind, und zwar geringere äußere Rohroberflächentemperaturen, geringere Strahlungsintensitäten und geringerer Auskleidungs-bzw. Keramiktemperaturen. Das maximale Verhältnis hängt von solchen Merkmalen. wie dem minimalen praktischen Rohrinnendurchmesser, den Rohrverschmutzungseigenheiten, der mechanischen Festigkeit und Steifigkeit ab.The greater this ratio, the less only the thermal one needs Driving force, i.e. the temperature gradient across the pipe wall. That means again, that some desirable advantages over existing ovens are achievable are, namely lower external pipe surface temperatures, lower radiation intensities and lesser lining or. Ceramic temperatures. The maximum ratio depends from such characteristics. such as the minimum practical pipe inside diameter, the pipe pollution characteristics, mechanical strength and rigidity.

Die Wicklungen bzw. Windungen können gleiche Ganghöhe bzw. Steigung über die Gesamtlänge des Ofens haben. The windings or turns can have the same pitch or pitch over the entire length of the furnace.

Wicklungen bzw. Windungen, bei denen die Steigung bzw. Ganghöhe variiert, sollen Jedoch bei der Erfindung nicht ausgeschlossen sein. Wenn ein gewickeltes Rohr mit sich ändernder Steigung verwendet wird, sollte die Steigung vorzugsweise am Einlaß- bzw. Beschickungsende des Ofens geringer sein. Das Rohr bzw. die Rohre sind vorzugsweise zylindrisch, jedoch sind auch Rohre mit abgeflachtem oder zusammengepreßtem runden Querschnitt wie beispielsweise mit elliptischem oder ovalem Querschnitt geeignet.Windings or turns in which the pitch or pitch varies, however, are not intended to be excluded from the invention. If a coiled If the pipe is used with a varying pitch, the pitch should be preferred be less at the inlet or charging end of the furnace. The pipe or pipes are preferably cylindrical, but tubes with flattened or compressed are also possible round cross-section, for example with an elliptical or oval cross-section.

Die Pyrolyse- bzw. Ofenrohre können aus Stahl gefertigt sein, der Rohroberflächentemperaturen bis zu 1150 0C befriedigend aushält wie beispielsweise Nickel/Chrom-Stähle. The pyrolysis or furnace tubes can be made of steel, the Withstands pipe surface temperatures up to 1150 0C satisfactorily such as Nickel / chrome steels.

Typischerweise steigt die Rohroberflächentemperatur in den ersten 3 m Rohrlänge (oder um diesen Wert herum) rasch an und bleibt dann über die restliche Rohrlänge einigermaßen konstant. Bei Betriebsbeginn kann die typische mittlere Rohroberflächentemperatur etwa 900t in den ersten 7 m eines Rohres betragen. Die maximale Rohroberflächentemperatur ware etwa 9100C und an irgendeinem Punkt zwischen der 3 m Marke und dem Rohrende zu finden. Die hindurchströmende Reaktionsmischung bzw.. der Prozeßstrom würde seine Maximaltemperatur von beispielsweise 8400C typischerweise am Ende (oder zum Ende hin) seines Durchgangs durch die strahlungsbeheizte Zone des Ofens erreichen, er würde jedoch die rascheste Temperaturzunahme im Verlaufe seines Durchganges durch die ersten 1,5 m der strahlungsbeheizten Zone des Ofens erfahren. Typically, the pipe surface temperature rises in the first 3 m pipe length (or around this value) quickly and then remains for the remainder Pipe length fairly constant. At the start of operation, the typical mean pipe surface temperature about 900t in the first 7 m of a pipe. The maximum pipe surface temperature were about 9100C and at any point between the 3 m mark and the end of the pipe. The reaction mixture or the process stream flowing through would reach its maximum temperature for example 8400C typically at the end (or towards the end) of its passage through the radiant heated zone of the furnace, but it would be the fastest Temperature increase in the course of its passage through the first 1.5 m of the radiation-heated Find out the zone of the furnace.

Ein Crackofen mit Kopffeuerung, der gerade vertikale Pyrolyserohre aufweist, ist nach dem Stande der Technik bekannt. Es wird angenommen, daß der erfindungsgemäße Ofen für einen gegebenen Ausstoß bei einer niedrigeren mittleren Rohroberflächentemperatur betrieben werden kann und daher in der Lage ist, länger zu arbeiten, bevor wentkoktw bzw. An overhead cracking furnace, the straight vertical pyrolysis tubes is known in the art. It is believed that the invention Furnace for a given output at a lower mean pipe surface temperature can be operated and therefore is able to work longer before wentkoktw respectively.

Kohleablagerung beseitigt werden muß, als der bekannte Ofen.Carbon deposits must be eliminated than the well-known furnace.

Darüberhinaus ist die Gesamtlänge des Ofens gemäß der Erfindung für eine gegebene Rohrweite im allgemeinen voraussehbar geringer als bei einem entsprechenden bekannten Ofen mit gestreckten vertikalen Rohren. Alternativ kann bei einer gegebenen Ofenhöhe eine geringere Anzahl von Rohren mit größerer "Bohrung" im erfindungsgemäßen Ofen(verglichen mit dem bekannten Ofen) vorgesehen werden. Es wird angenommen, daß dadurch die Wahrscheinlichkeit von Rohrverstopfungen oder Einsehnürungen durch Kohleablagerungen im erfindungsgemäßen Ofen vermindert wird, was zu längeren Betriebsperioden zwischen den Entkokungen und zu einer längeren Rohrlebensdauer führt. Es wird ferner angenommen, daß gleichmäßige Rohroberflächentemperaturen bequemer erreicht werden und daß der interne Wärmetransportkoeffizient im verbesserten Ofen gemäß der Erfindung bedeutend gesteigert ist.In addition, the total length of the furnace according to the invention is for a given pipe size is generally predictably smaller than a corresponding one known furnace with elongated vertical tubes. Alternatively, at a given Furnace height a smaller number of tubes with a larger "bore" in the invention Oven (compared to the known oven) can be provided. It is believed that thereby the likelihood of pipe clogging or insights is reduced by carbon deposits in the furnace according to the invention, which leads to longer Operating periods between decoking and a longer pipe life leads. It is also believed that uniform pipe surface temperatures are more convenient can be achieved and that the internal heat transfer coefficient in the improved furnace is significantly increased according to the invention.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Cracken eines Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial als vorgeheizten Dampf gemischt mit einem Verdünnungsmittel durch zumindest ein nicht verschlossenes bzw. -zugesetztes Rohr schickt, das sich kontinuierlich in einer gewickelten bzw. gewundenen Weise durch eine Strahlungszone eines Pyrolyseofens erstreckt, in dem das Rohr bzw. die Rohre zur Herbeiführung der Pyrolyse des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials strahlungsbeheizt wird bzw. werden. The invention also relates to a method for cracking a Hydrocarbon feed, characterized in that one a hydrocarbon feed as preheated steam mixed with one Diluent through at least one tube that is not closed or added that sends itself through continuously in a coiled or tortuous manner a radiation zone of a pyrolysis furnace extends in which the tube or tubes radiantly heated to effect pyrolysis of the hydrocarbon feed will or will be.

Vorzugsweise wird die Beschickung durch (ein) gewickelte(s) Rohr(e) geschickt, die sich nach unten erstrecken. The feed is preferably carried out through a wound tube (s) sent that extend downwards.

Der Strahlungswärmefluß zu dem Rohr bzw. den Rohren kann von Brennern stammen, die entweder am oder benachbart zum Einlaßende des Rohrs bzw. der Rohre angeordnet sind oder von Brennern, die in Intervallen längs der Seiten des Ofens vorgesehen sind. The radiant heat flow to the tube or tubes can be from burners originating either at or adjacent to the inlet end of the tube or tubes are arranged or by burners that are at intervals along the sides of the furnace are provided.

Bei der bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens wird das Beschickungsmaterial durch zumindest ein schraubenförmig gewundenes Rohr geschickt, das sich nach unten erstreckt, wobei der Strahlungswärmefluß zum Rohr insgesamt oder vorherrschend von einer kopfseitigen Befeuerung stammt und die Verbrennungsgase sich im Gleichstrom zu dem durch das Rohr strömenden Prozeßstrom bewegen und vom unteren Teil der Strahlungszone des Pyrolyseofens abgezogen werden. In the preferred embodiment of the process, the feed material is sent through at least one helically wound pipe that goes down extends with the radiant heat flux to the pipe wholly or predominantly from a head-end firing originates and the combustion gases are in direct current move to the process stream flowing through the tube and from the lower part of the radiation zone removed from the pyrolysis oven.

Das bevorzugte Verdünnungsmittel für das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial ist Wasserdampf. The preferred diluent for the hydrocarbon feed is water vapor.

Geeignete Brenner sind solche, die bis zu 5,04 x 106 kcal pro Stunde (20 million B.T.U. per hour) erzeugen und sie können mit irgendwelchen gewünschten Brennstoffen von Wasserstoff als eines Extrem bis zu schwerem Heizöl als das andere arbeiten. Suitable burners are those that produce up to 5.04 x 106 kcal per hour (20 million B.T.U. per hour) and you can use any desired Fuels from hydrogen as one extreme to heavy fuel oil as the other work.

Der die Kohlenwasserstoffe und Verdünnungsmittel umfassende Prozeßstrom bzw. die Reaktionsmischung wird vorzugsweise in einem solchen Ausmaße vorgewärmt, daß er in die Strahlungszone des Pyrolyseofens mit einer Temperatur im Bereich von 550 bis 7000C (je nach verwendetem Beschickungsmaterial) und insesondere in der Gegend von 600°C und mit geeignet hoher Geschwindigkeit eintritt. The process stream comprising the hydrocarbons and diluents or the reaction mixture is preferred in such a Preheated to the extent that it is in the radiation zone of the pyrolysis furnace with a temperature in the range from 550 to 7000C (depending on the feed material used) and in particular occurs in the region of 600 ° C and at a suitably high speed.

Niedrigere Temperaturen sind unerwünscht, da eine Temperatur von um 6000C benötigt wird, bevor Pyrolysereaktionen beginnen. Bei einigen Beschickungsmaterialien können höhere Temperaturen als um 6000C zu Kohleabscheidungen und VerschmutzungsproElemen in Vorwärmer und zugehörigen Leitungen führen. Eine gewisse Vorwärmung (wenn nicht die gesamte) kann durch Wärmeaustausch mit der in den Abgasen enthaltenen Restwärme herbeigeführt werden, die von der Strahlungszone des Pyrolyseofens abgezogen werden.Lower temperatures are undesirable because a temperature of around 6000C is required before pyrolysis reactions begin. With some feed materials Temperatures higher than 6000C can cause carbon deposits and pollution problems into the preheater and associated lines. Some preheating (if not the entire) can by heat exchange with the residual heat contained in the exhaust gases are brought about, which are withdrawn from the radiation zone of the pyrolysis furnace.

Zweckmäßigerweise kann der Prozeßstrom das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial und Wasserdampf in Verhaltnissen von 0,2 bis 1,5 Gewichtsteilen Wasserdampf pro Teil Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial und insbesondere 0,3 bis 1,0 veile Wasserdampf pro Teil Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial umfassen. Conveniently, the process stream can be the hydrocarbon feedstock and water vapor in proportions of 0.2 to 1.5 parts by weight of water vapor per Part hydrocarbon feed and especially 0.3 to 1.0 parts water vapor per part of hydrocarbon feedstock.

Die Verweilzeit des Prozeßstromes in der Strahlungszone des Pyrolyseofens liegt erwünschtermaßen zwischen 0,05 und 0,5 Sekunden und vorzugsweise am unteren Ende dieses Bereichs. The residence time of the process stream in the radiation zone of the pyrolysis furnace is desirably between 0.05 and 0.5 seconds, and preferably lower End of this range.

Der absolute Druck des Prozeßstroms während der Pyrolyse sollte theoretisch 7.weckmEßigerweise so niedrig wie möglich gehalten werden, Jedoch sollte ein angemessener Druckabfall über Jedes Rohr hinweg zur Gewährleistung einer ausreichend hohen Wärmetransportgeschwindigkeit zum Prozeßstrom und einer genügend kleinen Verweilzeit bestehen. Geeigneterweise liegt der Einlaßdruck des ProznBstroms beim Eintritt in die Strahlungszone des Ofens in der Gep:nd von 2,1 bis 2,81 kg/cm2,während der Druck des aus dem Pyrolyseofen austretenden Prozeßstromes in der Gegend von 0,7 bis 1,4 kg/cm2 liegt. The absolute pressure of the process stream during pyrolysis should be theoretical 7. The alarm should be kept as low as possible, but should be reasonable Pressure drop across each pipe to ensure a sufficiently high rate of heat transfer to the process stream and a sufficiently short residence time. Appropriately is the inlet pressure of the process stream when it enters the radiation zone of the furnace in the gep: nd from 2.1 to 2.81 kg / cm2, while the pressure of the from the pyrolysis furnace exiting process stream is in the region of 0.7 to 1.4 kg / cm2.

Der Prozeßstrom wird zweckmäßigerweise für die Vorwerdung in einige Teilströme aufgespalten und kann nach Wunsch für die Zulieferung zum Einlaß der Strahlungszone des Pyrolyseofens zu einem einzigen Strom vereinigt werden. The process stream is expedient for the advance in some Partial streams split and can be used for delivery to the inlet of the Radiation zone of the pyrolysis furnace are combined into a single stream.

Am Einlaß der Strahlungszone kann der Prozeßstrom zweckmäßigerweise in eine Mehrzahl von Strömen zur Belieferung der Pyrolyserohre durch eine geeignete Verteileranordnung aufgespalten werden und die aus den Rohren austretenden Ströme können vor der Abkühlung in ähnlicher Weise zusammengefaßt werden.At the inlet of the radiation zone, the process stream can expediently into a plurality of streams for supplying the pyrolysis tubes through a suitable one Manifold assembly are split and the flows emerging from the pipes can be summarized in a similar manner before cooling.

Als Einrichtungen für die Abkühlung des Prozeßstrome können solche vorgesehen werden, wie sie üblicherweise in herkömmlichen Crackprozessen angewandt werden. As devices for the cooling of the process stream such can be provided as they are commonly used in conventional cracking processes will.

Nachfolgend wird eine Form von Pyrolyseofen gemäß der Erfindung mehr im einzelnen als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der die innere Auslegung eines Teils der Strahlungszone des Ofens schematisch wiedergegeben wird. One form of pyrolysis furnace according to the invention will now be described in more detail described in detail as an example with reference to the accompanying drawing, in which the internal layout of part of the radiation zone of the furnace is shown schematically is reproduced.

Der gezeigte Ofen umfaßt eine Strahlungszone 1, die eine längsausgedehnte vertikale hochtemperaturfest ausgekleidete Kammer 2 mit Sätzen oder Gruppen von schraubenförmigen Crackrohren 3 von gleicher und gleichmäßiger Steigung bzw. Ganghöhe (von denen nur eines gezeigt ist) umfaßt. Die Rohre 3 erstrecken sich durch die Strahlungszone ". Der Ofen umfaßt auch eine Serie oder Gruppe von Brennern 4, die am Kopf der Zone 1 angeordnet sind und ihre heißen Verbrennungsgase direkt abwärts an den Rohren 3 entlang richten. Ein Auslaß 5 vom unteren Ende der Strahlungszone 1 dient dem Abzug von Verbrennungsgasen und steht mit einer Konvektionszone in Verbindung (nicht gezeigt), in der ein Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und der Beschickung der Pyrolyse- oder Crackrohre 3 stattfindet, bevor die Verbrennungsgase schließlich entlassen bzw. fortgeführt werden. The furnace shown comprises a radiation zone 1, which is a longitudinally extended vertical high temperature resistant lined chamber 2 with sets or groups of helical crack tubes 3 of the same and uniform pitch or pitch (only one of which is shown). The tubes 3 extend through the Radiation zone ". The furnace also comprises a series or group of burners 4 which are arranged at the head of zone 1 and their hot combustion gases directly downwards align along the pipes 3. An outlet 5 from the lower end of the radiation zone 1 is used to extract combustion gases and is connected to a convection zone (not shown), in which a heat exchange between the combustion gases and the Charging of the pyrolysis or cracking tubes 3 takes place before the combustion gases eventually dismissed or continued.

Jedes Rohr 3 wird mit vorgewärmtem Prozeßstrom (eingespeist über eine Leitung 6) über einen Verteiler 7 beliefert, von dem die Rohre 3 herabhängen. Each tube 3 is supplied with a preheated process stream (via a line 6) is supplied via a manifold 7 from which the pipes 3 depend.

Die Rohre 3 münden in einen "Verteilerw bzw. eine Sammelstelle 8 an ihrem unteren Ende außerhalb der Strahlungszone 1 und die kombinierton Prozeßströme gelangen von der Sammelstelle 8 über eine Leitung 9 zur Abkühlung. The pipes 3 open into a “distribution point 8” or a collecting point 8 at its lower end outside the radiation zone 1 and the combined process streams arrive from the collection point 8 via a line 9 for cooling.

Die Anzahl der Rohre, Rohrgruppen und Brenner richtet sich nach der Gesamtplanung. Um ein Beispiel zu geben, wurden Kalkulationen beziglich der Betriebsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren in dem beschriebenen Ofen wie folgt durchgeführt: Eine Mischung von Naphtha mit der in Tabelle I (siehe unten) angegebenen Zusammensetzung und Wasserdampf in einem Gewichtsverhältnis von 0,5 Teilen Wasserdampf zu 1 Teil Naphtha wurde als vorgewärmt auf eine Temperatur von 5930C angenommen und als Beschickung den Pyrolyse- oder Crackrohren mit einem Druck von 3,02 kg/cm2 zugeliefert. Der Massendurchsatz der Rohre betrug 250 g Beschickung pro Rohr pro Sekunde und die Verweilzeit innerhalb der Strahlungszone lag bei 0,26 Sekunden. Die Strahlungszone wurde durch die Kopfbrenner derart beheizt, daß die Rohre, das hochtemperaturfeste Futter, die absteigenden Verbrennungsgase und Prozeßgase innerhalb der Rohre nach (Gleichgewichts)-Einstellung stabile Temperaturprofile über die Höhe der Strahlungszone hatten. The number of tubes, tube groups and burners depends on the Overall planning. To give an example, calculations have been made about the operating conditions carried out for the method according to the invention in the furnace described as follows: A mixture of naphtha with the composition given in Table I (see below) and water vapor in a weight ratio of 0.5 part water vapor to 1 part Naphtha was accepted as preheated to a temperature of 5930C and as a feed delivered to the pyrolysis or cracking tubes at a pressure of 3.02 kg / cm2. Of the The mass flow rate of the tubes was 250 grams of feed per tube per second and the Residence time within the radiation zone was 0.26 seconds. The radiation zone was heated by the head burner in such a way that the tubes, the high temperature resistant Lining, the descending combustion gases and process gases inside the tubes after (Equilibrium) setting stable temperature profiles over the height of the radiation zone had.

Der Prozeßstrom wurde als von der Strahlungszone mit einem Druck von 1,55 kg/cm2 und einer Temperatur von 8400C austretend genommen und die maximale Rohroberflächentemperatur lag bei 9'1°C am Boden. The process stream was considered to be from the radiation zone at a pressure taken exiting from 1.55 kg / cm2 and a temperature of 8400C and the maximum The pipe surface temperature was 9'1 ° C on the ground.

Die Zusammensetzung der austretenden gecrackten Gase nach abrupter Abkühlung in bekannter Weise entspricht den Angaben der Tabelle II, wobei lediglich Wasserstoff und C1-C4-Produkte aufgeführt sind. The composition of the leaking cracked gases after more abrupt Cooling in a known manner corresponds to the information in Table II, with only Hydrogen and C1-C4 products are listed.

TABELLE I - NAPHTHA-ZUSAMMENSETZUNG Komponenten Ges.% Mal C6H6 Benzol 3,56 4,04 C7H8 Toluol 4,20 4,04 n-C7H16 n-Heptan 24,82 21,96 (3-M)C7H16 3-Methylhexan 22,56 19,96 n-C4H10 n-Butan 1,31 2,00 n-C5H12 n-Pentan 6,50 7,98 n-C6H14 n-Hexan 7,76 7,98 (2-M)C5H12 2-Methyl-butan 8,11 9,97 (2-M)C6H14 2-Methyl-pentan 4,85 4,99 (3-M)C6H14 3-Methyl-pentan 4,85 4,99 cycl.C6H12 Cyclohexan 11,48 12,09 TABELLE II - PRODUKT-ANTEILE Gew.% Wasserstoff H2 0,26 Methan CH4 11,52 Acetylen C2M2 0,17 Äthylen C2M4 26,74 Äthan C2H6 3,16 Propadien C3H4 0,82 Propylen C3H6 12,71 Propan C3H8 0,16 Butadien C4H6 4,10 Butene C4H8 1,49 Butan C4Hlo 0,18 TABLE I - NAPHTHA COMPOSITION Components Total% Mal C6H6 Benzene 3.56 4.04 C7H8 toluene 4.20 4.04 n-C7H16 n-heptane 24.82 21.96 (3-M) C7H16 3-methylhexane 22.56 19.96 n-C4H10 n-butane 1.31 2.00 n-C5H12 n-pentane 6.50 7.98 n-C6H14 n-hexane 7.76 7.98 (2-M) C5H12 2-methyl-butane 8.11 9.97 (2-M) C6H14 2-methyl-pentane 4.85 4.99 (3-M) C6H14 3-methylpentane 4.85 4.99 cycl. C6H12 cyclohexane 11.48 12.09 TABEL II - PRODUCT CONTENT% by weight hydrogen H2 0.26 methane CH4 11.52 acetylene C2M2 0.17 Ethylene C2M4 26.74 Ethane C2H6 3.16 Propadiene C3H4 0.82 Propylene C3H6 12.71 Propane C3H8 0.16 butadiene C4H6 4.10 butenes C4H8 1.49 butane C4Hlo 0.18

Claims

Patent claims pyrolysis furnace for a plant for thermal hydrocarbon cracking, SIGNED BY A radiation zone (1) within a furnace shell (2) with at least one extending continuously through the zone from its inlet end here in wound or winding pyrolysis tube (3).

2. pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the Tube (3) helical, double helical, spiral, zigzag or is wavy wound or wound.

3. pyrolysis furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a part or section of the tube (3) is straight or stretched.

4. pyrolysis furnace according to one of the preceding claims, characterized by at least one burner (4) arranged at one end of the furnace, which the Radiant heat flux of the furnace provides.

5. pyrolysis furnace according to one of claims 1 to 3, characterized by one burner placed in one side of the furnace or several at intervals along the Length of the furnace arranged burner with which or which the flux of radiation is delivered to the gene.

6. pyrolysis furnace according to one of the preceding claims, characterized by a substantially vertical arrangement of the coiled tube or the coiled Pipes (3) in the furnace.

7. pyrolysis furnace according to claim 6, characterized in that the or the burners (4! is or are arranged at the top of the furnace.

8. pyrolysis furnace according to one of the preceding claims, characterized in that that the pitch or pitch of the turns or windings of the pipe (3) over its Length is constant.

9. pyrolysis furnace according to one of the preceding claims, characterized in that that the pitch of the windings of the pipe (3) varies and at the hydrocarbon inlet end of the oven is smaller.

10. pyrolysis furnace according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the tube (3) is cylindrical or

has a round cross-section.

11. Process for cracking a hydrocarbon feed; characterized in that the feed material is mixed as preheated steam at least one continuously wound with a thinning agent or sinuously extending through a radiation zone of a pyrolysis furnace Clogged or obstacle-free pipe sends that in the pyrolysis furnace to bring about the pyrolysis of the hydrocarbon feedstock passing therethrough will.

12. The method according to claim 11, characterized in that the feed material is sent through downwardly extending coiled tubes.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that sent the feed material through at least one helically wound pipe extending downward with the radiant heat flux to the tube as a whole or is predominantly supplied by overhead lighting of the furnace and that the combustion gases move in cocurrent with the process stream flowing through the pipe move and from the lower part. deducted from the radiation zone of the pvrolysis furnace will.

14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in, that & .s diluent for the hydrocarbon feedstock is water vapor is used.

15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that that the feed material is preheated to a temperature in the range of 550 to 7000C will.

16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that that the hydrocarbon feedstock is cyclic and non-cyclic aliphatic Hydrocarbons with carbon numbers in the range of C2 to C15, naphtha Low molecular weight paraffin, kerosene, or a gas oil fraction is used will.

17. The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that that the process stream is through the hydrocarbon feedstock and water vapor in proportions of 0.2 to 1.5, preferably 0.3 to 1.0 parts by weight Water vapor is generated per part hydrocarbon feedstock.

18. The method according to any one of claims 11 to 17, characterized in that that the residence time of the process stream within the radiation zone of the oven is in the range of 0.05 to 0.5 seconds.

19. The method according to any one of claims 11 to 18, characterized in, that the inlet pressure of the process stream as it enters the radiant zone of the furnace is in the region of 2.1 to 2.81 kg / cm2, while the pressure of the from the pyrolysis furnace exiting process flow is in the region of 0.7 to 1.4 kg / cm2.

20. The method according to any one of claims 11 to 19, characterized in that that the process stream is divided into a plurality of streams for passage through the radiation zone is split in a similar plurality of cracking or pyrolysis tubes.