CN104455820B - 一种接管组合结构 - Google Patents

一种接管组合结构 Download PDF

Info

Publication number
CN104455820B
CN104455820B CN201310418267.8A CN201310418267A CN104455820B CN 104455820 B CN104455820 B CN 104455820B CN 201310418267 A CN201310418267 A CN 201310418267A CN 104455820 B CN104455820 B CN 104455820B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sleeve
earthenware
sealing gasket
pad
cracking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310418267.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104455820A (zh
Inventor
王国清
郏景省
王红霞
王申祥
周丛
黄政仁
刘学建
闫永杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry, China Petroleum and Chemical Corp filed Critical Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
Priority to CN201310418267.8A priority Critical patent/CN104455820B/zh
Publication of CN104455820A publication Critical patent/CN104455820A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104455820B publication Critical patent/CN104455820B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • C10G9/203—Tube furnaces chemical composition of the tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明公开了一种接管组合结构，其包括金属管（1）、陶瓷管（6）以及套管组件，所述套管组件包括套筒（2）、陶瓷纤维密封垫（3）、垫片（4）以及套筒紧固配件（5）；所述金属管（1）的一端插入所述套筒（2）；所述陶瓷管（6）的一端外壁套置陶瓷纤维密封垫（3）以及垫片（4），将套有陶瓷纤维密封垫（3）以及垫片（4）的陶瓷管（6）插入所述套筒（2）内使陶瓷管（6）与所述套筒（2）对接，所述陶瓷管（6）外壁及所述套筒（2）一侧套置套筒紧固配件（5）以对套筒（2）封装加固。本发明的一种接管组合结构，能适应高温工作环境，并减少裂解过程中的结焦，延长裂解炉运转周期。

Description

一种接管组合结构
技术领域
本发明涉及一种金属管和陶瓷管的接管组合结构，能够适应高温工作环境，比如具有强烈热效应的水蒸汽裂解、热裂解、催化脱氢、水蒸汽重整等，上述接管组合结构尤其能够在600℃-1200℃吸热反应中应用。
背景技术
乙烯是石油化工行业最重要的基础原料之一。目前，在乙烯生产过程中一个无法避免的难题是裂解装置在服役过程中的结焦和渗碳。以乙烯裂解炉管为例，结焦使炉管内径变小，管内压降增大，使局部区域炉管壁温升高，缩短裂解炉的运行周期；当管壁温度达到允许极限或压降达到一定程度时，须停炉进行清焦作业。炉管内壁结焦阻碍裂解反应的正常进行，影响乙烯收率，降低生产效率，而且高温下容易促使炉管内壁渗碳，导致炉管材料性能弱化。开发新型抗结焦炉管材料，对于当前石化工业的迅速发展具有重要的经济价值和现实意义。
目前，为保证乙烯裂解炉管的高温强度，所用材质FeCrNi合金的元素组成为：20～45%Ni、25～35%Cr、其余为Fe及添加的微量元素。已有研究表明，在高温下Fe、Ni元素对碳氢化合物在FeCrNi合金炉管表面的结焦具有显著的催化作用。在烃类裂解过程中裂解炉管内壁的结焦是一个复杂的过程。炉管结焦主要有两种焦炭沉积源：烃类在炉管内表面由铁和镍在高温下催化形成的丝状焦炭（催化结焦）；裂解原料及产物相互作用而沉积在裂解炉管内表面的非晶形结焦。后者还可以细分为高温裂解自由基反应机理引起的结焦（自由基结焦）和烃类高温裂解生成的各种不饱和烃、稠环芳烃的缩聚等反应引起的结焦（沥青结焦）。其中，在裂解初始阶段主要是通过催化结焦在炉管内表面生成丝状焦体，丝状焦体作为锚点又有利于非晶形结焦前聚体吸附沉积在裂解炉管内壁，该前聚体在高温下进一步脱氢，从而在裂解炉管内表面生成更多的焦炭。
现在裂解技术朝着高温、短停留、深裂解的方向发展。但是，提高裂解温度和裂解深度、减少停留时间，若采用普通不锈钢裂解炉管，裂解结焦必然会增加，而且不锈钢裂解炉管也有其极限使用温度，在高温下不锈钢炉管容易变形，金属渗碳会加剧。这就要求具有耐高温、高强度的新型材料用作裂解炉管，能够满足该应用领域的重要替代材料为陶瓷材料，用陶瓷材料作为裂解炉管，可实现更高的裂解温度，并且不会催化烃类生成催化结焦。
但是，如果使用陶瓷材料作为裂解炉的反应炉管，其中一个需要解决的问题就是陶瓷材料裂解炉管和装置上其他金属炉管如何连接的连接问题。因为陶瓷材料和金属的热膨胀系数不同，使用常规的焊接方法很难保证反复升降温过程中焊接处不会产生裂纹，这需要寻找一种方法保证在高温的工作环境下连接处不会发生泄露。
发明内容
本发明设计了一种独特的接管组合结构，保证了陶瓷材料炉管和金属炉管的连接紧密，而且能够抵抗反复升降温的变化对连接处的冲击。
本发明的目的是为了克服现有的金属管和陶瓷管连接结构在高温工作环境下容易开裂的缺点，开发出一种能够在高温工作环境下使用的金属管和陶瓷管的接管组合结构。
本发明的一种接管组合结构，其包括金属管1、陶瓷管6以及套管组件，其特征在于：
所述套管组件包括套筒2、陶瓷纤维密封垫3、垫片4以及套筒紧固配件5；
所述金属管1的一端插入所述套筒2；
所述陶瓷管6的一端外壁套置陶瓷纤维密封垫3以及垫片4，将套有陶瓷纤维密封垫3以及垫片4的陶瓷管6插入所述套筒2内使陶瓷管6与所述套筒2对接，同时使所述陶瓷纤维密封垫3与垫片4置于套筒2内壁与陶瓷管6外壁之间以密封；
所述陶瓷管6外壁及所述套筒2一侧套置套筒紧固配件5以对套筒2封装加固。
所述陶瓷纤维密封垫3由硅酸铝、氧化铝、氧化锆或石墨中的一种或多种组成的纤维制备，该陶瓷纤维密封垫3可以根据套筒及陶瓷管的形状进行变化，比如为内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆柱形（见图3）或圆台形（见图4），所述管孔的内径与套入陶瓷纤维密封垫3的陶瓷管6的外径相匹配，该内径可以略小于陶瓷管6的外径。所述陶瓷纤维密封垫3的顶面和底面之间的外壁面形成套筒和陶瓷纤维密封垫接触面100。
所述垫片4置于所述陶瓷纤维密封垫3与所述套筒紧固配件5之间，该垫片4由陶瓷材料或金属材料制备而成。
本发明的接管组合结构中，为进一步加强防止金属管1和陶瓷管6连接处泄露，还可以在陶瓷纤维密封垫3和垫片4之间引入保护气支撑环7以及第二陶瓷纤维密封垫3’，并在套筒2上增加一个气体入口8，通入保护气，使保护气的压力略大于金属管1或陶瓷管6内的压力，保护气充满在保护气空间9内，就可以有效防止金属管1或陶瓷管6内的物质发生泄露。具体而言：
所述陶瓷管6外壁在所述陶瓷纤维密封垫3与所述垫片4之间套置保护气支撑环7，该保护气支撑环7内设置至少两个空腔作为保护气空间9，保护气空间9内通入保护气体，各保护气空间9之间设置孔洞10以将各保护气空间9联通；所述保护气体可以根据金属管1和陶瓷管6内具体反应体系，在不影响目的产物和不引入杂质的原则下进行选择，比如在烃类水蒸汽热裂解反应中，优选水蒸汽。
所述保护气支撑环7与所述垫片4之间设置第二陶瓷纤维密封垫3’，可以防止保护气或/和金属管内或/和陶瓷管内气体的泄露。
所述保护气支撑环7由金属或陶瓷材料制备而成。
所述保护气支撑环7内紧贴所述陶瓷管6外壁和紧贴所述套管2内壁分别设置保护气空间9，所述两个保护气空间9之间设置孔洞10以形成所述保护气支撑环7内陶瓷管6和套筒2之间相互贯通的气体空间；
沿陶瓷管6轴向方向上所述两个保护气空间9的长度大于所述孔洞10的长度，两个保护气空间9以及孔洞10形成轴向截面为工字形的气体空间。
其中一个保护气空间9上设置气体入口8。
所述金属管1与所述陶瓷管6均为横截面外廓为圆形或多边形的中孔管，并且所述金属管1与所述陶瓷管6横截面形状和尺寸相同。比如，所述金属管为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等，所述陶瓷管为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等。
所述套筒2是由能够耐受反应体系温度的合金所制备的，比如HK40、HP40、3545等，优选所述套筒2与金属管1的材质相同。
所述金属管1和套筒2的连接方法包括现有技术中的各种金属与金属之间的连接方法，通常通过焊接方式连接，比如钎焊、电弧焊、电阻焊或激光焊等。
所述陶瓷管6由陶瓷材料制备而成，所述陶瓷材料选自硅酸铝、莫来石、氧化铝、氧化锆、碳化硅，优选由碳化硅制备而成。
本发明的金属管和陶瓷管的接管组合结构，其连接方法包括：连接金属管1和套筒2并使金属管1的一端在套筒2内，对接陶瓷管6和金属管1并使陶瓷管6的一端在套筒2内，在陶瓷管6外壁分别套上陶瓷纤维密封垫3、垫片4，然后使用套筒紧固配件5把套筒2、金属管1、陶瓷管6、陶瓷纤维密封垫3和垫片4封装加固在套筒2内。
本发明将所述的接管组合结构应用于裂解炉中，尤其是乙烯裂解炉中，由于本发明的接管组合结构将金属管和陶瓷管进行严密紧固的连接，可以防止金属管和陶瓷管常规方法焊接处由于热膨胀系数差距较大而导致的裂纹产生和气体泄露，能适应高温工作环境，比如具有强烈热效应的水蒸汽裂解、热裂解、催化脱氢、水蒸汽重整等，上述接管组合结构尤其能够在600℃-1200℃吸热反应中应用。另外，采用陶瓷材料作为裂解炉管，具有较高的热传导率，可以提高裂解炉裂解温度，减少停留时间，提高烯烃的收率。同时，陶瓷裂解炉管具有惰性的内表面，可以减少裂解过程中的结焦，延长裂解炉运转周期。
附图说明
图1是本发明的实验室模拟裂解炉上接管组合结构的轴向截面图。
图2是本发明的工业裂解炉上接管组合结构的轴向截面图，其中箭头表示保护气体的通入路径。
图3是本发明的接管组合结构中内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆柱形陶瓷纤维密封垫示意图。
图4是本发明的接管组合结构中内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆台形陶瓷纤维密封垫示意图。
附图标记说明：
1-金属管、2-套筒、3-陶瓷纤维密封垫、3’-第二陶瓷纤维密封垫、4-垫片、5-套筒紧固配件、6-陶瓷管、7-保护气支撑环、8-保护气入口、9-保护气空间、100-套筒和陶瓷纤维密封垫接触面
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例1
该实施例用于说明在实验室模拟裂解炉上陶瓷管和金属管接管组合结构中，一种陶瓷裂解炉管的裂解性能及工艺参数，结果如表2所示，结构如图1所示。
将尺寸为Φ14×2×900mm的氧化锆裂解炉管放入实验室规模的烃类裂解炉内，陶瓷裂解炉管和进入口的金属接头采取图1所示的方式进行连接。具体结构如下：
金属管1与陶瓷管6的接管组合结构，包括金属管1、陶瓷管6以及套管组件，其特征在于：
所述套管组件包括套筒2、陶瓷纤维密封垫3、垫片4以及套筒紧固配件5；
所述金属管1的一端插入所述套筒2；
所述陶瓷管6的一端外壁套置陶瓷纤维密封垫3以及垫片4，将套有陶瓷纤维密封垫3以及垫片4的陶瓷管6插入所述套筒2内使陶瓷管6与所述套筒2对接，同时使所述陶瓷纤维密封垫3与垫片4置于套筒2内壁与陶瓷管6外壁之间以密封；
所述陶瓷管6外壁及所述套筒2一侧套置套筒紧固配件5以对套筒2封装加固。
所述陶瓷纤维密封垫3由硅酸铝、氧化铝、氧化锆或石墨中的一种或多种组成的纤维制备，该陶瓷纤维密封垫3可以根据套筒及陶瓷管的形状进行变化，比如为内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆台形（见图4），所述管孔的内径与套入陶瓷纤维密封垫3的陶瓷管6的外径相匹配，该内径可以略小于陶瓷管6的外径。所述陶瓷纤维密封垫3的顶面和底面之间的外壁面形成套筒和陶瓷纤维密封垫接触面100。
所述垫片4置于所述陶瓷纤维密封垫3与所述套筒紧固配件5之间，该垫片4由陶瓷材料或金属材料制备而成。
所述金属管1与所述陶瓷管6均为横截面外廓为圆形或多边形的中孔管，并且所述金属管1与所述陶瓷管6横截面形状和尺寸相同。所述金属管可以为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等。所述陶瓷管可以为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等。所述陶瓷管6由陶瓷材料制备而成，所述陶瓷材料为氧化锆。
所述套筒是由耐高温的合金所制备，比如HK40、HP40、3545等，优选和金属管1同样材质的合金，本实施例中选择和金属管1同样材质的HK40。
所述金属管1和套筒2的连接方法包括现有技术中的各种金属与金属之间的连接方法，通常通过焊接方式连接，比如钎焊、电弧焊、电阻焊或激光焊等。
对上述接管组合结构进行如下实验：
用活塞泵将去离子水以一定的流速输入汽化器，将裂解炉加热至裂解温度，同时加热汽化器至600℃。当裂解炉温度稳定后，用活塞泵将物理性质如表1所示的石脑油以一定的流速通入预热器中，在600℃下预热混合后，进入裂解炉管中，在裂解温度下裂解2小时，通过湿式流量计测量裂解气的体积，同时在缓冲瓶处取裂解气样，用气相色谱分析各组分的体积百分含量，计算出裂解产品的收率。其中，控制整个电加热炉裂解炉管的裂解温度为850℃（电加热炉裂解炉管的裂解温度基本一致，都是850℃左右；而工业裂解炉上裂解炉管内流体的温度从进口到出口逐渐升高，一般取出口温度COT），去离子水125g/h，石脑油250g/h，停留时间约0.2s，水油比0.5。
裂解完后，向所述裂解炉管通入氮气和氧气，控制氮气的流量为1L/min、氧气的流量为0.2L/min，在850℃下烧焦，烧焦过程中产生的CO和CO2的浓度通过红外仪在线测量，烧焦过程中产生的气体的体积通过湿式流量计在线纪录，最终计算出焦炭气体的含碳量即为裂解过程的结焦量。
实施例2
该实施例用于说明在实验室模拟裂解炉上陶瓷管和金属管接管组合结构中，另一种陶瓷裂解炉管的裂解性能及工艺参数，结果如表2所示。
将尺寸为Φ14×2×450mm的氧化铝裂解炉管放入实验室规模的烃类裂解炉内，所述裂解炉管为双程直管，双程管总长900mm，陶瓷裂解炉管和进入口的金属接头采取图1所示的方式进行连接。具体结构与实施例1相同，除了陶瓷管6为氧化铝材料双程直管。
用活塞泵将去离子水以一定的流速输入汽化器，将裂解炉加热至裂解温度，同时加热汽化器至600℃。当裂解炉温度稳定后，分别用活塞泵和气体质量流量计将物理性质如表1所示的石脑油和乙烷以一定的流速通入预热器，在600℃下预热混合后，进入裂解炉管中，在裂解温度下裂解2小时，通过湿式流量计测量裂解气的体积，同时在缓冲瓶处取裂解气样，用气相色谱分析各组分的体积百分含量，计算出裂解产品的收率。其中，裂解原料为乙烷和石脑油，石脑油250g/h，乙烷250g/h，去离子水250g/h，电加热炉裂解炉管的裂解温度870℃，停留时间约0.1s，水油比0.5。
裂解完后，向所述裂解炉管通入氮气和氧气，控制氮气的流量为1L/min、氧气的流量为0.2L/min，在850℃下烧焦，烧焦过程中产生的CO和CO2的浓度通过红外仪在线测量，烧焦过程中产生的气体的体积通过湿式流量计在线纪录，最终计算出焦炭气体的含碳量即为裂解过程的结焦量。
实施例3
该实施例用于说明工业裂解炉上陶瓷管和金属管接管组合结构中，陶瓷裂解炉管的裂解性能及运转情况，结果如表2所示。
取长度为4m，内径为28mm的带有扭曲片内部构件直形碳化硅管作为2万吨乙烯/年裂解炉的辐射段，陶瓷裂解炉管和进入口的金属接头采取图2（一般实验室规模压力较小，图1的连接方式即可满足要求，图2的连接方式由于有保护气体的存在，可以更有效的防止气体泄露，所以图1和图2是针对原料规模而设置的）所示的方式进行连接。具体结构如下：
陶瓷管6与金属管1的一种接管组合结构，通常用于工业裂解炉上，其包括金属管1、陶瓷管6以及套管组件，其特征在于：
所述套管组件包括套筒2、陶瓷纤维密封垫3、垫片4以及套筒紧固配件5；
所述金属管1的一端插入所述套筒2；
所述陶瓷管6的一端外壁套置陶瓷纤维密封垫3以及垫片4，将套有陶瓷纤维密封垫3以及垫片4的陶瓷管6插入所述套筒2内使陶瓷管6与所述套筒2对接，同时使所述陶瓷纤维密封垫3与垫片4置于套筒2内壁与陶瓷管6外壁之间以密封；
所述陶瓷管6外壁及所述套筒2一侧套置套筒紧固配件5以对套筒2封装加固。
所述陶瓷纤维密封垫3由硅酸铝、氧化铝、氧化锆或石墨中的一种或多种组成的纤维制备，该陶瓷纤维密封垫3可以根据套筒及陶瓷管的形状进行变化，比如为内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆台形（见图4），所述管孔的内径与套入陶瓷纤维密封垫3的陶瓷管6的外径相匹配，该内径可以略小于陶瓷管6的外径。所述陶瓷纤维密封垫3的顶面和底面之间的外壁面形成套筒和陶瓷纤维密封垫接触面100。
所述垫片4置于所述陶瓷纤维密封垫3与所述套筒紧固配件5之间，该垫片4由陶瓷材料或金属材料制备而成。
为进一步加强防止金属管1和陶瓷管6连接处泄露，还可以在陶瓷纤维密封垫3和垫片4之间引入保护气支撑环7以及第二陶瓷纤维密封垫3’，并在套筒2上增加一个气体入口8，通入保护气，使保护气的压力略大于金属管1或陶瓷管6内的压力，保护气充满在保护气空间9内，就可以有效防止金属管1或陶瓷管6内的物质发生泄露。具体而言：
所述陶瓷管6外壁在所述陶瓷纤维密封垫3与所述垫片4之间套置保护气支撑环7，该保护气支撑环7内设置至少两个空腔作为保护气空间9，保护气空间9内通入保护气体，各保护气空间9之间设置孔洞10以将各保护气空间9联通；所述保护气体可以根据金属管1和陶瓷管6内具体反应体系，在不影响目的产物和不引入杂质的原则下进行选择，比如在烃类水蒸汽热裂解反应中，优选水蒸汽。
所述保护气支撑环7与所述垫片4之间设置第二陶瓷纤维密封垫3’，可以防止保护气或/和金属管内或/和陶瓷管内气体的泄露。
所述保护气支撑环7由金属或陶瓷材料制备而成。
所述保护气支撑环7内紧贴所述陶瓷管6外壁和紧贴所述套管2内壁分别设置保护气空间9，所述两个保护气空间9之间设置孔洞10以形成所述保护气支撑环7内陶瓷管6和套筒2之间相互贯通的气体空间；
沿陶瓷管6轴向方向上所述两个保护气空间9的长度大于所述孔洞10的长度，两个保护气空间9以及孔洞10形成轴向截面为工字形的气体空间。
其中一个保护气空间9上设置气体入口8。
所述金属管1与所述陶瓷管6均为横截面外廓为圆形或多边形的中孔管，并且所述金属管1与所述陶瓷管6横截面形状和尺寸相同。比如，所述金属管为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等，所述陶瓷管为反应管、分流器管、收集器管及换热器管等。
所述套筒2是由耐高温的合金所制备，比如HK40、HP40、3545等，优选和金属管1同样材质的合金，本实施例中选用金属管1和套筒2都选用3545。
所述金属管1和套筒2的连接方法包括现有技术中的各种金属与金属之间的连接方法，通常通过焊接方式连接，比如钎焊、电弧焊、电阻焊或激光焊等。
所述陶瓷管6由陶瓷材料制备而成，所述陶瓷材料为碳化硅。
在本实施例的工业裂解炉上陶瓷管和金属管接管组合结构中：
裂解管数为140根，停留时间约0.064s，横跨段温度625℃，工业裂解炉上裂解炉管出口温度COT950℃，裂解原料为乙烷，水油比0.5，裂解原料为6t/h乙烷。运行初期，裂解管的外壁最高温度为1060℃，运行10天后炉管外壁最高温度为1145℃，运行20天后炉管外壁最高温度为1180℃，运行30天后炉管外壁最高温度为1225℃，这远远低于碳化硅的极限使用温度1600℃。裂解炉需要停炉的条件为：炉管外壁温度达到最高使用温度及裂解炉管出口压力COP达到约0.17MPa。运行过程中只要不超过极限使用温度和裂解炉管最大允许出口压力就可以继续运行，碳化硅陶瓷炉管的使用极限温度为1600℃，该炉子的运转周期还可以更长。
对比例1
该对比例用于说明在实验室模拟裂解炉上不锈钢管和金属管接管组合结构中（本对比例使用普通的螺母和垫片进行连接），不锈钢裂解炉管的裂解性能及工艺参数，结果如表2所示。
将尺寸为Φ14×2×900mm的HK40裂解炉管放入实验室规模的烃类裂解炉内。用活塞泵将去离子水以一定的流速输入汽化器，将裂解炉加热至裂解温度，同时加热汽化器至600℃。当裂解炉温度稳定后，用活塞泵将物理性质如表1所示的石脑油以一定的流速通入预热器中，在600℃下预热混合后，进入裂解炉管中，在裂解温度下裂解2小时，通过湿式流量计测量裂解气的体积，同时在缓冲瓶处取裂解气样，用气相色谱分析各组分的体积百分含量，计算出裂解产品的收率。其中，电加热炉裂解炉管的裂解温度850℃，去离子水50g/h，石脑油100g/h，停留时间约0.5s，水油比0.5。
裂解完后，向所述裂解炉管通入氮气和氧气，控制氮气的流量为1L/min、氧气的流量为0.2L/min，在850℃下烧焦，烧焦过程中产生的CO和CO2的浓度通过红外仪在线测量，烧焦过程中产生的气体的体积通过湿式流量计在线纪录，最终计算出焦炭气体的含碳量即为裂解过程的结焦量。
对比例2
该对比例用于说明现有工业装置上不锈钢管和金属管接管组合结构中（现有工业装置上金属炉管和金属结构连接是使用常规的焊接方法），不锈钢裂解炉管的裂解性能及运转情况，结果如表2所示。
取长度为10.5m，内径为32mm的直形25-35不锈钢合金作为2万吨乙烯/年裂解炉的辐射段。裂解管数为72根，停留时间约0.1s，横跨段温度625℃，工业裂解炉上裂解炉管出口温度COT870℃，裂解原料为6t/h乙烷，水油比0.6。运行初期，裂解管的外壁最高温度为980℃，运行15天后炉管外壁最高温度为1050℃，需停炉烧焦。
通过实施例1-3和对比例1-2可以看出，本发明所使用的陶瓷管和金属管接管组合结构，能够经受实际裂解工况的考验。另外，采用陶瓷材料作为裂解炉管，具有较高的热传导率，可以提高裂解炉裂解温度，减少停留时间，提高烯烃的收率。同时，陶瓷裂解炉管具有惰性的内表面，可以减少裂解过程中的结焦，延长裂解炉运转周期。
表1
表2

Claims (13)

1.一种接管组合结构，其包括金属管(1)、陶瓷管(6)以及套管组件，其特征在于：
所述套管组件包括套筒(2)、陶瓷纤维密封垫(3)、垫片(4)以及套筒紧固配件(5)；
所述金属管(1)的一端插入所述套筒(2)；
所述陶瓷管(6)的一端外壁套置陶瓷纤维密封垫(3)以及垫片(4)，将套有陶瓷纤维密封垫(3)以及垫片(4)的陶瓷管(6)插入所述套筒(2)内使陶瓷管(6)与所述套筒(2)对接，同时使所述陶瓷纤维密封垫(3)与垫片(4)置于套筒(2)内壁与陶瓷管(6)外壁之间以密封；
所述陶瓷管(6)外壁及所述套筒(2)一侧套置套筒紧固配件(5)以对套筒(2)封装加固。
2.根据权利要求1所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述陶瓷纤维密封垫(3)由硅酸铝、氧化铝、氧化锆或石墨中的一种或多种组成的纤维制备，该陶瓷纤维密封垫(3)为内部设置贯通顶面至底面的管孔的圆柱形或圆台形。
3.根据权利要求2所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述垫片(4)置于所述陶瓷纤维密封垫(3)与所述套筒紧固配件(5)之间，该垫片(4)由陶瓷材料或金属材料制备而成。
4.根据权利要求3所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述陶瓷管(6)外壁在所述陶瓷纤维密封垫(3)与所述垫片(4)之间套置保护气支撑环(7)，该保护气支撑环(7)内设置至少两个空腔作为保护气空间(9)，保护气空间(9)内通入保护气体，各保护气空间(9)之间设置孔洞(10)以将各保护气空间(9)联通；
所述保护气支撑环(7)与所述垫片(4)之间设置第二陶瓷纤维密封垫(3’)；
所述保护气支撑环(7)由金属或陶瓷材料制备而成。
5.根据权利要求4所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述保护气支撑环(7)内紧贴所述陶瓷管(6)外壁和紧贴所述套筒(2)内壁分别设置保护气空间(9)，所述两个保护气空间(9)之间设置孔洞(10)以形成所述保护气支撑环(7)内陶瓷管(6)和套筒(2)之间相互贯通的气体空间；
沿陶瓷管(6)轴向方向上所述两个保护气空间(9)的长度大于所述孔洞(10)的长度，两个保护气空间(9)以及孔洞(10)形成轴向截面为工字形的气体空间。
6.根据权利要求4或5所述的一种接管组合结构，其特征在于：
其中一个保护气空间(9)上设置气体入口(8)。
7.根据权利要求1所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述金属管(1)与所述陶瓷管(6)均为横截面外廓为圆形或多边形的中孔管，并且所述金属管(1)与所述陶瓷管(6)横截面形状和尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述套筒(2)与金属管(1)的材质相同。
9.根据权利要求7所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述套筒(2)的材质选自HK40、HP40、3545。
10.根据权利要求1、7、8任一项所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述金属管(1)和套筒(2)通过钎焊、电弧焊、电阻焊或激光焊的焊接方式连接。
11.根据权利要求1所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述陶瓷管(6)由陶瓷材料制备而成，所述陶瓷材料选自硅酸铝、莫来石、氧化铝、氧化锆、碳化硅。
12.根据权利要求11所述的一种接管组合结构，其特征在于：
所述陶瓷管(6)由碳化硅制备而成。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的接管组合结构在裂解炉中的应用。
CN201310418267.8A 2013-09-13 2013-09-13 一种接管组合结构 Active CN104455820B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310418267.8A CN104455820B (zh) 2013-09-13 2013-09-13 一种接管组合结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310418267.8A CN104455820B (zh) 2013-09-13 2013-09-13 一种接管组合结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104455820A CN104455820A (zh) 2015-03-25
CN104455820B true CN104455820B (zh) 2017-02-15

Family

ID=52902332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310418267.8A Active CN104455820B (zh) 2013-09-13 2013-09-13 一种接管组合结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104455820B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110440998B (zh) * 2019-07-30 2021-10-29 核工业第八研究所 一种碳化硅复合材料圆管漏率性能检测方法
CN112552950A (zh) * 2020-10-23 2021-03-26 中国石油化工股份有限公司 乙烯裂解炉对流段中的框架式对流段模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1208830A (zh) * 1997-08-16 1999-02-24 拉斯慕森有限公司 用于连接两个流体管道的插入式管接头
CN2503273Y (zh) * 2001-09-07 2002-07-31 卢进其 管道快捷逆止阀
CN201636460U (zh) * 2009-09-11 2010-11-17 奇瑞汽车股份有限公司 汽车转向助力系统低压油管管路联结装置
CN202992446U (zh) * 2012-10-24 2013-06-12 王光 节管器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT506088B1 (de) * 2007-12-14 2009-06-15 A & S Umwelttechnologie Ag Muffe zum verbinden von zumindest zwei rohren
CN102472420B (zh) * 2009-07-08 2014-06-25 斯特恩科技股份有限公司 管道耦合件

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1208830A (zh) * 1997-08-16 1999-02-24 拉斯慕森有限公司 用于连接两个流体管道的插入式管接头
CN2503273Y (zh) * 2001-09-07 2002-07-31 卢进其 管道快捷逆止阀
CN201636460U (zh) * 2009-09-11 2010-11-17 奇瑞汽车股份有限公司 汽车转向助力系统低压油管管路联结装置
CN202992446U (zh) * 2012-10-24 2013-06-12 王光 节管器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104455820A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102807887B (zh) 一种抑制烃类裂解炉管催化结焦的裂解炉管及其制造方法
CA2897957C (en) Pyrolysis furnace tube joint
CN104455820B (zh) 一种接管组合结构
ZA200700687B (en) Composite tube, method of production for a composite tube and use of a composite tube
CN205061966U (zh) 焦炉上升管荒煤气换热装置
CN207596461U (zh) 具有内部热交换的防腐蚀重整器管
CN105441112A (zh) 一种在线处理烃类裂解炉管内表面的方法
JPH0556797B2 (zh)
JP5433563B2 (ja) 多孔性バーナを用いる新規水蒸気改質炉
CA2668468C (en) Collecting main for tubular cracking furnaces
RU2429904C2 (ru) Коллекторный трубопровод для трубчатых печей риформинга
CN104449803B (zh) 一种烯烃的生产方法
US4777318A (en) Process and furnace for the steam cracking of hydrocarbons for the preparation of olefins and diolefins
CN107881431A (zh) 一种抗结焦合金材料及其制备方法和一种抗结焦裂解炉管
CN104293371B (zh) 一种在线预氧化烃类裂解炉管的方法
CN1098699A (zh) 用于制备含有一氧化碳的混合气的管式加热器
CN108072172A (zh) 一种直接式高效电加热器
JPH0633964B2 (ja) 熱交換器
CN208502735U (zh) 油套炉式石油天然气电磁加热器
US20230072169A1 (en) Systems and methods for steam cracking hydrocarbons
CN211084895U (zh) 一种螺旋盘管式上升管换热器
NO306056B1 (no) Fremgangsmåte til fremstilling av et produktpulver omfattende en karbidforbindelse
CN206783840U (zh) 一种联苯加热箱用耐高温耐腐蚀加热装置
CN201427946Y (zh) 一种改进的高温裂解炉组合管
CN216273928U (zh) 上升管换热器及焦炉系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant