CN101333147A - 一种乙烯裂解炉 - Google Patents

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Abstract

乙烯裂解炉，包括：辐射段、对流段、底部燃烧器、侧壁燃烧器，以及急冷锅炉；所述的辐射段设有辐射室，其内有用于烃及石油馏份进行热裂解的辐射炉管；每个辐射炉管由进口管及出口管组成，每个进口管及出口管只设有一个通道；裂解炉的辐射段1设有至少一个辐射室3，辐射炉管在辐射室内呈两排排列；每一排形成一个管排平面，辐射炉管的进口管6和出口管7都是以交替间隔的形式分别位于两个不同的管排平面内，通过一个对称U型连接件8将进口管6及出口管7的底部连接在一起。本发明可实现裂解炉的大型化，炉管排布方式改善了辐射炉管辐射热传效率，延长了裂解炉的运行周期，降低了产品的耗能。

Description

一种乙烯裂解炉
技术领域：
本发明涉及一种用于热裂解烃及石油馏份生产乙烯、丙烯等烯烃的裂解炉。属于烃油裂化设备领域。
背景技术：
自上世纪60年代垂直悬吊立管式裂解炉开发成功以来，乙烯裂解技术取得了长足的发展。目前，各乙烯裂解炉专利商都把研究重点放在裂解炉的大型化、改善裂解炉的选择性、提高产品收率、提高裂解炉操作安全性、降低产品能耗和降低裂解炉建造成本等方面。
专利CN1730449A中描述了一种乙烯裂解炉结构及单排排列辐射炉管，此种炉管布置的裂解炉虽然对传统的辐射炉管布置方式进行了改进，但仍然存在以下缺点：(1)在生产能力相当的前提下，比其他裂解炉的炉膛长度更长，裂解炉的体积较大、占地面积较多，因此，其制造成本更高；(2)进、出口炉管交替排列的裂解炉，进出口炉管之间的间距不大，使辐射炉吊挂系统的设置存在极大的难度；(3)裂解炉炉体长度增加不仅对裂解炉辐射室内烟气温度分布有不利影响，同时对进一步地提高单台裂解炉的生产能力有一定的工程难度。
德希尼布公司(Technip)目前应用较多的裂解炉的辐射炉管为双排布置，但每排炉管中的进口管和出口管为集中布置，进口管底部通过弯头和直管段与另一排炉管中的出口管底部相连接。其优点为：与传统的裂解相比，达到相同生产能力时，其体积较小，占地面积较小；其缺点为：(1)辐射炉管的进口管和出口管呈集中布置，辐射炉管受热将变得不均匀，辐射炉管的使用效率降低；(2)进、出口炉管底部通过90°弯头和直管段连接，辐射炉管的柔性受到限制，不利于吸收进、出口炉管热膨胀差，容易导致辐射炉管弯曲，弯曲严重时将降低裂解炉的操作安全性。
发明内容：
本发明的目的是：提供一种乙烯裂解炉，能实现裂解炉的大型化；在相同的生产能力条件下，本乙烯裂解炉占地面积更小；可提高辐射炉管受热、传热效率，延长裂解炉的运行周期，降低产品的耗能；采用线型废炉锅炉对裂解气进行快速降温，能有效的阻止裂解气的二次反应，提高产品收率。
本发明采用的技术方案是：本乙烯裂解炉，包括：辐射段、对流段、底部燃烧器、侧壁燃烧器，以及急冷锅炉；所述的辐射段设有辐射室，其内设有用于烃及石油馏份裂解反应的辐射炉管；所述的辐射炉管由进口管及出口管组成，每个进口管及出口管只设有一个通道；所述的裂解炉的辐射段设有至少一个辐射室，辐射炉管在辐射室内呈两排排列；每一排形成一个管排平面，辐射炉管的进口管和出口管都是以“进口管-出口管-进口管-出口管”的交替间隔的形式位于管排平面内。
分别位于两个管排平面内的进口管及出口管，通过一个对称U型连接件将进口管及出口管的底部连接在一起。两个管排平面之间的间距L优选为450～550mm；所述辐射炉管的进口管和出口管的间距P与其平均外径之比优选为2.5～3.5。所述进口管的内径优选为45～55mm；所述出口管的内径优选为60～75mm。
本发明的优点在于：
(1)辐射炉管在辐射室内呈双排交替布置，使辐射炉管均匀受热，提高辐射传热效率，可以延长裂解炉的运行周期，降低产品的耗能；
(2)辐射室内布置两排辐射炉管，能有效地减少裂解炉的几何尺寸和占地面积；
(3)辐射炉管在辐射室内呈双排交替布置增加了进出、口炉管之间的间距，有利于炉顶辐射炉管吊架的设置；
(4)为每个出口管配置一个急冷锅炉，其传热效果比传统急冷锅炉好，能有效的阻止裂解气的二次反应，提高裂解产品的收率。
附图说明：
图1是本发明的主视图
图2是本发明的俯视图
图3是第1实施例的俯视图
图4是第2实施例的俯视图
图5是第3实施例的俯视图
辐射段1；  对流段2；  辐射室3；    集合管4；    分配管5；
进口管6；  出口管7；  U型连接件8； 底部燃烧器9；
侧壁燃烧器10；        急冷锅炉11；  换热管12
具体实施方式：
如图1和2所示，乙烯裂解炉除包括辐射段1和对流段2外，还包括传统乙烯裂炉的其他必备元素。其辐射段1设有至少一个辐射室3，辐射室3内装有底部燃烧器9、侧壁燃烧器10和若干由进口管6、出口管7构成的辐射炉管，辐射炉管分两排布置在辐射室内，每一排炉管中的进口管6和出口管7交替布置，进口管6的底部通过一个对称U型连接件8连接到另一排相对应的出口炉管的底部，出口管7顶部与线型急冷锅炉11相连。管排平面a和管排平面b之间的间距L为300～700mm，优选400～600mm，更优选择450～550mm。所述进口管6和出口管7之间的间距P与平均外径(进口管和出口管外径平均)之比为2～5，优先选择2.5～3.5。辐射炉管的进口管6内径为30～70mm，优选40～60mm，更优选择45～55mm；辐射炉管的出口管7内径为50～90mm，优选55～80mm，更优选择60～75mm。
本发明的简单工艺流程为：来自界区的原料首先进入对流段2，通过换热管12预热原料，期间可以用稀释蒸汽与原料混合降低烃分压。当原料预热到一定温度(550℃～650℃)后，通过高温跨管把原料运送到集合管4，再通过流量分配器5进入辐射炉管6、7进行热裂解反应。裂解反应产物裂解气进入急冷锅炉11进行快速降温以便阻止裂解气的二次反应，降温后的裂解气经油急冷器进一步降温便可进入下游的工艺设备。
第1实施例：如图3所示，每个辐射室布置64个辐射炉管，每16个辐射炉管为一大组，每个辐射室共四大组这样的辐射炉管。如果辐射段只有一个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到6～8万吨/年；如果辐射段设有两个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到12～16万吨/年。该裂解炉的几个重要尺寸为：两个辐射炉管管排平面的间距L为500mm，进、出口管间距P为214mm，进口管内径为50mm，出口管内径为61mm，辐射室长约15m。
第2实施例：如图4所示，每个辐射室布置72个辐射炉管，每18个辐射炉管为一大组，每个辐射室共四大组这样的辐射炉管。如果辐射段只有一个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到7～10万吨/年；如果辐射段设有两个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到14～20万吨/年。该裂解炉的几个重要尺寸为：管排间距L为500mm，进出口管间距P为214mm，进口管内径为50mm，出口管内径为61mm，辐射室长约17.5m。
第3实施例：如图5所示，每个辐射室布置80个辐射炉管，每20个辐射炉管为一大组，每个辐射室共四大组这样的辐射炉管。如果辐射段只有一个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到9～11万吨/年；如果辐射段设有两个这样的辐射室，则该裂解炉的乙烯生产能力能达到18～22万吨/年。该裂解炉的几个重要尺寸为：管排间距L为500mm，进出口管间距P为214mm，进口管内径为50mm，出口管内径为61mm，辐射室长约19m。

Claims (5)

1、一种乙烯裂解炉，包括：辐射段、对流段、底部燃烧器、侧壁燃烧器，以及急冷锅炉；所述的辐射段设有辐射室，其内设有用于烃及石油馏份裂解反应的辐射炉管；每个辐射炉管由进口管及出口管组成，每个进口管及出口管只设有一个通道；其特征在于：所述的裂解炉的辐射段(1)设有至少一个辐射室(3)，辐射炉管在辐射室(3)内呈两排排列；每一排形成一个管排平面(a、b)，辐射炉管的进口管(6)和出口管(7)都是以“进口管-出口管-进口管-出口管”交替间隔的形式定位于管排平面(a、b)内。
2、根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于：分别位于两个管排平面(a、b)内的进口管(6)及出口管(7)，通过一个对称U型连接件(8)将进口管(6)及出口管(7)的底部连接在一起。
3、根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于：两个管排平面(a、b)之间的间距L优选为450～550mm。
4、根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于：所述辐射炉管的进口管(6)和出口管(7)的间距P与其平均外径之比优选为2.5～3.5。
5、根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于：所述进口管(6)的内径优选为45～55mm；所述出口管(7)的内径优选为60～75mm。
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