CN201065388Y - 一种两程辐射炉管的裂解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两程辐射炉管的乙烯裂解炉。该裂解炉采用特殊的辐射炉管，其第一程管的弯管(10)和第二程管的弯管(12)分别在两个平面F和G内弯曲；由于同一组炉管中各个炉管的第一程管和第二程管之间采用弯管连接，弯管倾斜角度可以灵活确定，使炉管不易弯曲，可以占用更少的炉膛空间，从而提供更大的生产能力。

Description

一种两程辐射炉管的裂解炉

技术领域

本实用新型涉及一种两程辐射炉管的乙烯裂解炉。

背景技术

在乙烯装置中，裂解炉是核心设备。辐射炉管的设计是决定裂解选择性，提高裂解产品烯烃收率和提高对不同裂解原料适应性的关键。改进辐射盘管的结构和排布，成为管式裂解炉技术发展中最核心的部分。20多年来，相继出现了单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射炉管。

炉管的排列方式从最初的单排发展到双排，对单排而言，相同的能力需要更大的占地面积，其优势是炉管周向温度分布均匀，存在遮蔽的情况较少；对双排而言，大大缩小了裂解炉的占地面积，但遮蔽的状况比较严重，影响了炉管周向温度分布。

采用4-1、5-1、6-1等两程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；

采用1-1(U)型炉管，通常一小组或两小组炉管配一台线性急冷(废热)锅炉，全部底部供热；

采用2-1两程炉管，通常八小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；EP1146105公开了这样的炉管结构排布的裂解炉：两程辐射段炉管垂直排列在辐射段炉膛里，一程管和二程管的直管排列在一个平面里，一程直管和二程管分别通过S形管与一个弯管连接，一程管和二程管的S形管分别平行，连接弯管可以是半圆形、半椭圆形或半卵形，各弯管与直管所在平面所成角度相同。

为使原料消耗大大降低、维持适当的运转周期和具有较好的原料适应性，目前大多数公司均采用两程(18～28m)分支变径或两程变径高选择性炉管，将停留时间控制在0.15～0.25s。第一程采用小直径炉管，利用它比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程采用较大直径的炉管以降低对结焦敏感性的影响。所采用的两程高选择性辐射段炉管有1-1型(U型)、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等炉管。1-1型(U型)两程炉管具有较大的比表面积，具有较好的机械性能，但运行周期比其他两程炉管要短。2-1型两程炉管具有较大的比表面积，但与1-1型炉管相比辐射段炉膛长度要长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型排布的乙烯裂解炉。

本实用新型的两程辐射炉管的乙烯裂解炉，包括高压汽包1、对流段2、辐射段3、垂直布置在辐射段的多组辐射炉管4、燃烧器5、急冷锅炉6；由第一程管及第二程管组成每一个两程立式辐射炉管，在第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件连接；裂解物料由第一程管引入，由第二程管引出；

其中所述的辐射炉管的第一程管包括：两根入口管7、三通构件8、一根长度为L的直管9、一根弯管10，其中L＞0；其上部是两根入口管，通过一个三通构件合并后，与一根直管固定连接，再通过一根弯管与所述的回弯管连接件11的一端固定连接；

所述的辐射炉管的第二程管包括：一根出口管13，其下端通过一根弯管12，与所述的回弯管连接件的另一端固定连接；

其中所述的弯管与回弯管连接件可以成为一个整体；

所述的回弯管连接件为一立体结构件，以所述的辐射炉管所在的平面E为对称面，其侧视投影为一对称的连续曲线；

所述的第一程管的弯管10和第二程管的弯管12分别在两个平面F和G内弯曲；优选所述的第一程管的弯管和第二程管的弯管的侧视投影，以平面E为对称面对称；

一组辐射炉管的所有的第一程管的中心对称线与第二程管的中心线在平面E内；

其中所述的平面E为第一程管的中心对称线与第二程管的中心线构成的平面；所述的平面F、平面G是与平面E成不为零的夹角的铅垂平面。

本实用新型的一个优选技术方案中，每一组辐射炉管的第一程管的各根弯管10的俯视投影互不平行，且各根弯管10所处的平面F与平面E成不为零的夹角，优选角度范围为30-90度；第二程管的各根弯管12的俯视投影互不平行，且各根弯管12所处的平面G与平面E垂直。

本实用新型的另一个优选技术方案中，所述的第二程管的弯管12的俯视投影相互平行，且各根弯管12所处的平面G与平面E垂直；所述的第一程管的弯管10的俯视投影互不平行，且各根弯管10所处的平面F与与平面E的夹角互不相同，优选角度范围为30-90度。

本实用新型的另一个优选技术方案中，所述的一组辐射炉管的一个炉管的第一程管的弯管10的俯视投影与同一个炉管或另一个炉管的第二程管的弯管12俯视投影相互平行。

所述的辐射炉管的第一程管的两根入口管的长度至少为第一程管总长度的10％，最大为90％；优选10％-80％，更优选20-60％；其中所述的第一程管总长度为从入口管进入辐射段起，至回弯管连接件之间的垂直距离。即将传统2-1型炉管的第一程管的2根入口管的长度适当缩短，将传统2-1型炉管第一程管子的上部2根入口管上移，将这种构型的炉管称之为2/1-1型。2/1-1型炉管结合了2-1型炉管和1-1型炉管的优点，克服了传统2-1型炉管和1-1型炉管的缺点。

优选所述的第一程管包括两根平行的入口管，其组成的平面与平面E重合或相交成一个不为零的角度。即两根入口管可以在与平面E平面内以对称中心线为中心旋转一定的角度。

在本实用新型的实施方案中，所述的各个辐射炉管的回弯管连接件平行排布，且俯视投影为一直线段、长度相同；所述的回弯管连接件为弧形、半圆形、半椭圆形或抛物线形连接件，但不仅限于所列形状。

在本实用新型所述的裂解炉的辐射室中，可以垂直布置多组辐射炉管，一组辐射炉管由一定数量的所述炉管组成。

优选所述的一组辐射炉管包括2-12个所述的辐射炉管，且每组辐射炉管的所有第一程管和所有第二程管分别集中排布在一起。

在具体实施中，可以将两组辐射炉管的第二程管相邻布置，构成一个模块；再排布多个所述的模块。在同一模块内，两组辐射炉管的回弯管连接件可以平行或成一定夹角布置。

也可以将一组炉管的第一程管与另一组炉管的第二程管相邻布置。

不同组辐射炉管所在的平面E为同一平面。

在本实用新型所述的辐射炉管的回弯管连接件的底部可以根据具体实施情况选择是否设置导向结构；所述的导向结构可以是导向管和导向孔；也可以是导向管与导向槽相结合。设置与炉底垂直的导向管可以防止炉管偏离中心位置。

在本实用新型所述的辐射炉管，第一、第二程炉管管径是可以变径的。

本实用新型的裂解炉的燃烧器，根据需要可以设置全底部燃烧器、或底部与侧壁联合。

本实用新型的急冷锅炉布置视实际需要可以布置在辐射段顶部或与对流段相反的侧面。

急冷锅炉有传统式(斯密特、包西格)、浴缸式一级急冷锅炉、双套管式(二级急冷、线性急冷锅炉)；在本实用新型的裂解炉的具体实施中，由于线性急冷锅炉具有运转周期长不需水力清焦的优点；因此本实用新型的裂解炉的实施中，优选将辐射段炉管，与线性急冷锅炉相匹配。如配一级急冷锅炉时，则第二程管需合并。

炉管直径及间距的选择根据实施情况进行优化。一般情况下，第一程管的内径可在35mm至60mm内选择；第二程炉管的内径可在50mm至85mm内选择。

在具体实施时，采用多少组炉管，与裂解炉能力有关，可根据原料情况、裂解炉产量、运行周期等设计要求来确定。

在本实用新型的裂解炉中，所述的辐射段炉管可以根据实际需要设置强化传热构件。如CN1260469所公开的扭曲管。

本实用新型所达到的有益效果是：

1、本实用新型的裂解炉中，在同样长度的炉膛空间内，本实用新型可以放置更多组炉管，从而提供更大的生产能力。

2、本实用新型的裂解炉采用的炉管克服了1-1型炉管运转周期短和2-1型炉管机械性能差的缺点；因而此种炉管构型还具有运转周期长、机械性能好的优点。

3、本实用新型的裂解炉采用的辐射段炉管机械性能改善，延长炉管使用寿命2～3年。

附图说明

图1为本实用新型的2/1-1型炉管的裂解炉示意图。

图2、图3、图4为本实用新型的一组2/1-1辐射炉管的示意正视图、侧视图、俯视图；辐射炉管的第一程管A的两根入口管在与平面E成一定角度的铅垂平面内；且辐射炉管的第二程管B的弯管在与平面E成一定角度的平面G内弯曲。

图5、图6、图7为本实用新型的一组2/1-1辐射炉管的示意正视图、侧视图、俯视图；辐射炉管的第一程管的两根入口管在与平面E成一定角度的铅垂平面内；辐射炉管的第一程管的弯管在与平面E成一定角度的平面F内弯曲。

图8为本实用新型的两组2/1-1型辐射炉管组合排布的布置示意图的俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，辐射炉管的第二程管B的弯管在与平面E成一定角度的平面G内弯曲；一组辐射炉管的第一程管A与另一组辐射炉管的第二程管B相邻布置，且两组辐射炉管的回弯管连接件平行。

图9为本实用新型的两组2/1-1型辐射炉管组合排布的布置示意图的俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，辐射炉管的第二程管B连接的弯管在与平面E成一定角度的平面G内弯曲；两组辐射炉管的第二程管B相邻布置，且两组辐射炉管的回弯管连接件不平行。

图10为本实用新型的两组2/1-1型型辐射炉管组合排布的布置示意图的俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，射炉管的第一程管A的弯管在与平面E成一定角度的平面F内弯曲；一组辐射炉管的第一程管A与另一组辐射炉管的第二程管B相邻布置，且两组辐射炉管的回弯管连接件平行。

图11为本实用新型的两组2/1-1型辐射炉管组合排布的布置示意图的俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，辐射炉管的第一程管A的弯管在与平面E成一定角度的平面F内弯曲；两组辐射炉管的第二程管B相邻布置，且两组辐射炉管的回弯管连接件不平行。

图12为本实用新型的一组2/1-1辐射炉管的示意俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，且第一个辐射炉管的第一程管A与第七个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第二个辐射炉管的第一程管A与第六个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第三个辐射炉管的第一程管A与第五个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第四个辐射炉管的第一程管A与第四个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第五个辐射炉管的第一程管A与第三个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第六个辐射炉管的第一程管A与第二个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行；第七个辐射炉管的第一程管A与第一个辐射炉管的第二程管B的弯管投影平行。

图13为本实用新型的一组2/1-1辐射炉管的示意俯视图；第一程管A的两根入口管所在平面与平面E成不为零的角度，且每个辐射炉管的第一程管A与第二程管B的弯管投影平行。

具体实施方式

以下描述仅表示本实用新型的具体实施方式，只是为了进一步对本实用新型进行说明，而并不对本实用新型进行限制。

下面结合附图9说明本实用新型的乙烯裂解炉：

其包括高压气包1、对流段2、辐射段3、垂直布置在辐射段的多组辐射炉管4、燃烧器5、急冷锅炉6；所述的辐射段炉膛高度13693mm、宽度4150mm，长度15276mm，布置4个辐射段炉管模块。以7个炉管为一组，两组炉管的出口集中排布在一起。共布置56个炉管，其中第一程管管内径40-60mm，第二程管管内径62-72mm。炉管管径是介于上述范围内的某一值。第一程管下段管间距为100-130mm，第二程管下段管间距为120-140mm，炉管总长26-28m，第一程上段长度为第一程直管的20-30％。

由第一程管A及第二程管B组成每一个2/1-1型排列的两程立式辐射炉管，在第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件11连接；

裂解物料由第一程管引入，由第二程管引出。第一程管上部是两根入口管7，通过一个三通构件8合并后，再通过一根弯管10与所述的回弯管连接件的一端固定连接；辐射炉管的第二程管包括：一根出口管13，其下端通过一根弯管12，与所述的回弯管连接件的另一端固定连接。一组辐射炉管的所有的第一程管的中心对称线与第二程管的中心线构成平面E。第一程管的弯管10在垂直于平面E的铅垂平面内弯曲；第二程管的弯管12在与平面E成一定角度的夹角的铅垂平面内弯曲，同一组炉管的各个炉管二程管的弯管所在平面与平面E所成夹角各不相等，夹角为70-90度。

每根辐射炉管出口管连接一个线性急冷锅炉。各个炉管回弯管连接件互相平行排布。炉管通过顶部的恒力弹簧吊架和底部的导向管进行定位。辐射段供热由底部燃烧器和侧壁燃烧器共同提供，其中底部供热65％。

而如果采用传统单排布置的2-1型炉管，共可以布置44个炉管，其中一程管内径40-60mm，二程管内径65-75mm。炉管管径是介于上述范围内的某一值。第一程管管间距为90-100mm、第二程管管间距为120-140mm，炉管总长26-28m。

对于一种石脑油，分别对于这两种不同辐射炉管布置，在保证可稳定操作的工况，在相同的裂解深度(丙烯/乙烯＝0.5，重量比)下，采用传统2-1布置的裂解炉可投料29.2吨/小时，乙烯收率28.05％(重量)，而采用本实用新型2/1-1布置的裂解炉可投料37吨/小时，乙烯收率27.98％(重量)。可以看到通过本实用新型，大大提高了裂解炉的产量。两种布置的不同工况对比见表1。

表1实施例与现有技术不同工况对比

①：辐射段压降过大，不利于装置正常操作。

②：装置处理能力低。

Claims (16)

1.一种两程辐射炉管的乙烯裂解炉，其包括高压汽包(1)、对流段(2)、辐射段(3)、垂直布置在辐射段的多组辐射炉管(4)、燃烧器(5)、急冷锅炉(6)；由第一程管及第二程管组成每一个两程立式辐射炉管，在第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件连接；裂解物料由第一程管引入，由第二程管引出；其特征在于：

所述的辐射炉管的第一程管包括：两根入口管(7)、三通构件(8)、一根长度为L的直管(9)、一根弯管(10)，L＞0；其上部是两根入口管，通过一个三通构件合并后，与一根直管(9)固定连接，再通过一根弯管(10)与所述的回弯管连接件(11)的一端固定连接；

所述的辐射炉管的第二程管包括：一根出口管(13)，其下端通过一根弯管(12)，与所述的回弯管连接件的另一端固定连接；

所述的回弯管连接件为一立体结构件，以所述的辐射炉管所在的平面E为对称面，其侧视投影为一对称的连续曲线；

所述的第一程管的弯管(10)和第二程管的弯管(12)分别在两个平面F和G内弯曲；

一组辐射炉管的所有的第一程管的中心对称线与第二程管的中心线在平面E内；

其中所述的平面E为第一程管的中心对称线与第二程管的中心线构成的平面；所述的平面F、平面G是与平面E成不为零的夹角的铅垂平面。

2.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于，所述的辐射炉管的第一程管的两根入口管的长度为第一程管总长度的10％-80％；其中所述的第一程管总长度为从入口管进入辐射段起，至回弯管连接件之间的垂直距离。

3.根据权利要求2所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的辐射炉管的第一程管的两根入口管的长度为第一程管总长度的20-60％。

4.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的第一程管包括两根平行的入口管，其组成的平面与平面E相交成一个角度，角度范围为0-90度。

5.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的各个辐射炉管的回弯管连接件平行排布，且俯视投影为一直线段且长度相同；所述的回弯管连接件为弧形、半圆形、半椭圆形或抛物线形连接件。

6.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于在所述的一组辐射炉管中，所述的第一程管的弯管(10)的俯视投影相互平行，且各根弯管(10)所处的平面F与平面E垂直；所述的第二程管的弯管(12)的俯视投影互不平行，且各根弯管(12)所处的平面G与平面E的夹角互不相同。

7.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于在所述的一组辐射炉管中，所述的第二程管的弯管(12)的俯视投影相互平行，且各根弯管(12)所处的平面G与平面E垂直；所述的第一程管的弯管(10)的俯视投影互不平行，且各根弯管(10)所处的平面F与与平面E的夹角互不相同。

8.根据权利要求6或7所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的平面G与平面E的夹角范围为30-90度，或所述的平面F与平面E的夹角范围为30-90度。

9.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的一组辐射炉管的一个炉管的第一程管的弯管(10)的俯视投影与同一个炉管或另一个炉管的第二程管的弯管(12)的俯视投影相互平行。

10.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的一组辐射炉管的所有炉管的第一程管的弯管(10)俯视投影与第二程管的弯管(12)俯视投影相互平行。

11.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的一组辐射炉管包括2-12个所述的辐射炉管，且每组辐射炉管的所有的第一程管和所有的第二程管分别集中排布在一起。

12.根据权利要求11所述的乙烯裂解炉，其特征在于将两组辐射炉管的第二程管相邻排布，构成一个模块；在裂解炉辐射段中，布置多个所述的模块。

13.根据权利要求11所述的乙烯裂解炉，其特征在于在裂解炉辐射段中，布置多组辐射炉管，一组炉管的第一程管与另一组炉管的第二程管相邻布置。

14.根据权利要求1-13之一所述的乙烯裂解炉，其特征在于所述的辐射炉管内设置强化传热构件。

15.根据权利要求1-13之一所述的乙烯裂解炉，其特征在于在所述的辐射炉管的回弯管连接件底部设置导向结构。

16.根据权利要求1-13之一所述的乙烯裂解炉，其特征在于在所述的辐射炉管的第一、第二程炉管管径是变径的。

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