CN100365151C - 用于裂解炉的辐射管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于裂解炉中的辐射管。碳氢化合物在碳氢化合物流动通过其中的辐射管内裂解为乙烯，从外部将该辐射管加热至发生裂解的温度。该辐射管由FeCrAl材料制成，除了包括Fe以外，按重量百分比，该材料还包括：10—25%的Cr、1—10%的Al，以及1.5—5%的Mo。可选的，按照重量百分比，该材料包括总量高达2.2%、优选高达2.0%，并且更优选高达1.0%的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。

Description

用于裂解炉的辐射管
技术领域
本发明涉及一种辐射管，由符合例如在裂解炉中的抗蠕变强度、延展性以及使用寿命等要求的材料形成，所述裂解炉优选用于乙烯裂解。
背景技术
在下述对现有技术的讨论中，将参考某些结构和/或方法。但是，下述参考内容不应被理解为将这些结构和/或方法视为构成现有技术。申请人特此保留证实这些结构和/或方法不能作为本发明现有技术的权利。
在裂解炉或者乙烯炉中，将碳氢化合物裂解成乙烯，H2C＝H2C，其构成用于塑料工业的原材料。
通过引导碳氢化合物通过辐射管，发生裂解，利用周围的加热炉将辐射管加热至使得在管内形成乙烯的足够高的温度，例如，大约1100℃。
一般的，这种辐射管应该能够长期抵抗所述的高温。因此，辐射管通常由FeCrAl材料制成。使用所述材料的一个原因是，除了热-冷抵抗能力，在辐射管的外侧和内侧形成有致密的氧化铝Al2O3。当使用Fe作为在辐射管中形成焦炭的催化剂时，这种氧化物可阻止Fe接触在管内流动的气体。如果在管内形成焦炭，则其沉积在管的内侧，管内的气流变小并且对所述管内部的热传导降低。焦炭还可能完全阻塞所述辐射管。
在瑞典专利No.467414中，公开了一种FeCrAl材料，其中指出，通过这样一个操作，即将所述材料与钴、镍、硅、锰、锆、和钛以及少量的钇和铪形成合金，然后将其在最低1050℃的温度下进行热处理，直至形成非常细长的颗粒，该颗粒具有至少5mm的长度以及至少10比1的长度与截面积的比率，能够提高抗蠕变强度。利用这种材料制造辐射管。
在瑞典专利No.513989中，公开了一种利用气体雾化技术制造FeCrAl材料的方法。气体雾化技术中的问题在于，在制造含有钛的FeCrAl材料时，在雾化之前，在进料中形成TiN和TiC的微小颗粒，这些颗粒被捕获在用于进行雾化的熔融喷嘴上，并且使得所述喷嘴被阻塞。瑞典专利No.513989提出，使得欲进行雾化的进料含有重量百分比为0.05至0.50％的钽，并且同时含有重量百分比低于0.10％的钛。在瑞典专利No.513989中指出，所述材料可以含有钼(Mo)。
上面指出，利用根据瑞典专利No.467414的材料，提高了抗蠕变强度。但是，对于所述辐射管的抗蠕变强度、延展性以及使用寿命的要求不断提高。还期望能够制造更长的辐射管，与已知的辐射管相比，其能够抵抗高温的时间更长。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于裂解炉中的辐射管，在该裂解炉内，碳氢化合物在碳氢化合物流动通过其中的辐射管内裂解为乙烯，从外部将该辐射管加热至碳氢化合物发生裂解的温度，并且其特征在于，该辐射管由FeCrAl材料制成，除了包括Fe之外，按重量百分比(重量％)，该材料还包括：10-25％的Cr、1-10％的Al，以及1.5-5％的Mo。可选的，按照重量百分比，该材料包括总量高达2.2％、优选高达2.0％，并且更优选高达1.0％的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。
具体实施方式
本发明辐射管的实施例设置在裂解炉中，其中碳氢化合物在碳氢化合物流动通过其中的辐射管内裂解为乙烯。从外部将该辐射管加热至发生裂解的温度。一般的，辐射管的温度在气流入口端处，为900℃，并且在出口端处，为1125℃。
根据示例性实施例，该辐射管由FeCrAl材料制成，除了含有Fe以外，按重量百分比，该材料还包含：10-25％的Cr、1-10％的Al，以及1.5-5％的Mo。
优选该材料含有更少量的一种或者多种合金材料：钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧。例如，在示例性实施例中，按照重量百分比，该材料可以包括总量高达2.2％、优选高达2.0％，并且更优选高达1.0％的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。
根据一个非常优选的实施例，该材料含有重量百分比为2至3.5％的钼。钼的含量不应该过高，但是与瑞典专利No.467414中的材料相比，本发明中的材料在强度方面仍然具有优势的原因在于，当钼的含量过高时，将形成挥发性的氧化钼MoO3，其被气化并且蒸发。由此，降低了钼的含量，结果强度降低。
根据一个优选实施例，辐射管由这样一种材料制成，该材料具有足够高的抗蠕变强度，使得在1100℃的温度以及2.2MPa的载荷下，用于使得辐射管发生破裂的时间超过100000个小时。与利用瑞典专利No.467414所公开材料制成的辐射管相比，这相当于基本使得抗蠕变强度加倍。
更高的抗蠕变强度使得辐射管的使用寿命获得相应程度的提高。
这种更高的强度意味着，与传统的裂解管相比，本发明的管可以制成为具有更长的长度。裂解管一般可为10至17米长。这种管由两个或者更多沿着纵向焊接到一起的管构成。根据一个优选实施例，本发明的辐射管形成为单件管，其长度超过10米。
就在所述材料中具有低百分比的合金材料而言，辐射管的其它的示例性实施例可依据材料成分而改变。
虽然已经结合其优选实施例对本发明予以描述，本领域普通技术人员可以理解，在不背离如限定在所附权利要求中的本发明的精神和范围的前提下，可做出未予特别描述的增加、删除、修改和替代。

Claims (6)

1.一种用于碳氢化合物裂解炉中的辐射管，该辐射管由如此材料制成，按重量百分比，该材料包括：10-25％的Cr；1-10％的Al；1.5-5％的Mo；以及作为余量的Fe。
2.根据权利要求1的辐射管，其中所述材料包括总量高达2.2重量％的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。
3.根据权利要求2的辐射管，其中所述材料包括总量高达2.0重量％的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。
4.根据权利要求3的辐射管，其中所述材料包括总量高达1.0重量％的从由钽、铪、锆、钇、氮、碳和氧所构成的组中选择的一种或者多种合金材料。
5.根据权利要求1的辐射管，其中所述材料包括2至3.5重量％的钼。
6.根据权利要求1的辐射管，其中所述材料具有足够高的抗蠕变强度，从而在1100℃的温度以及2.2MPa的载荷下，使得辐射管发生破裂的时间超过100000个小时。
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