CN201276508Y - 一种双排布置辐射段炉管裂解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种乙烯裂解炉。本实用新型的裂解炉的辐射段炉管为两程立式炉管，炉管布置成两排，第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件连接，其正视投影和侧视投影均为“U”形；所述的每一个辐射炉管的第一程管和第二程管布置在两个平面A和B内。本实用新型的裂解炉的炉管结构简单，由于辐射炉管的第一程管与第二程管采用回弯管连接件连接，结构对称，而且简单，具有较好的机械性能；由于在炉膛中可以布置更多炉管，适用于对现有裂解炉进行扩能改造，可节省投资，最终实现提高经济效益的目的。

Description

一种双排布置辐射段炉管裂解炉

技术领域

本实用新型涉及一种乙烯裂解炉。

背景技术

在乙烯装置中，裂解炉是核心设备。辐射盘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盘管。

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。第一程管采用小直径炉管，利用它比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程管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、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等炉管。

采用4-1、5-1、6-1等构型的两程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；炉管采用错排排列，即第一程管单排、第二程管双排，且第一、第二程炉管采用特殊的连接管：底平锥型管连接。美国鲁姆斯克雷斯特公司在专利CN1067669中公布了其炉管排布，其入第一程管为6根，第二程管为一根，第一程管在下部通过一集合管与第二程管连接。此种结构，由于第一程管为多根、第二程管为一根，在炉管受热膨胀时，第二程管先向下膨胀，第一程管在第二程管的牵引下向下运动，其中离第二程管远的受力较小、靠近第二程管的受力较大，加上下部集合管为刚性连接，其结果是集合管靠近第二程管最低，斜向集合管最远端第一程管，这样的结果是当地一程管无法随第二程管运动时，就会造成炉管弯曲。

采用1-1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；炉管通常采用单排，第一程管底部向外倾斜，然后通过半圆管与垂直的第二程管底部相连。有两种排列方式：1)第一、第二程管分别集中布置。埃克森美孚化学专利公司在CN1259981专利公布了一种裂解炉。2)如美国专利US6528027所公开的采用第一程管与另一组炉管的第二程管相邻排列。这两种结构炉管共同的缺点是由于第一程管下部向外倾斜、而第二程管未向相反方向倾斜，同时相邻第一程管往另一侧倾斜，其结果是在炉管受热状态下，整个辐射炉管不能很好地保持单排，会自然地为消除应力而成为双排。

采用2-1型两程炉管，通常八小组炉管配一台急冷锅炉；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。

采用1-1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；炉管采用第一、第二程管分别集中布置，采用双排，第一、第二程管之间连接管为90度弯管、水平管，见图12。

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，其优势是炉管径向温度分布均匀，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，影响了炉管径向温度分布，而且其第一程、第二程管之间的连接容易引起炉管的弯曲。

裂解炉辐射炉管结构也由简单的、柔性较差的弯头连接向柔性较好的弯管连接发展。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术中辐射段炉管单排和双排的结构及排布存在着缺陷和不足，提供一种辐射段炉管新型结构排布的裂解炉。

本实用新型的双排布置辐射段炉管裂解炉是这样实现的：

本实用新型的双排布置辐射段炉管裂解炉包括辐射区、燃烧器、排布在辐射区内的辐射炉管、对流区、急冷锅炉和高压汽包；其特征在于：

多组辐射炉管排布在辐射区内，其中每一组辐射炉管由多个辐射炉管组成；

所述的每一个辐射炉管为两程立式炉管，其第一程管为入口管、第二程管为出口管；所述的第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件连接；

辐射炉管组中一半辐射炉管的第一程管的中心线和另一半辐射炉管的第二程管的中心线构成平面A和平面B两个平面；该组辐射炉管中的每一个辐射炉管的回弯管连接件的对称中心线均处于一个铅垂平面内，该平面称为平面C，所述的平面A和平面B与平面C平行，平面A和平面B分别对称分布于平面C两侧；

所述的每一个回弯管连接件为一立体结构件，以平面C为对称面，其侧视投影为一对称的曲线，其俯视投影为长度相同的直线段；所述的同一组辐射炉管中各个辐射炉管的回弯管连接件分上下两层交叉排布，每层平行排布。

上述的的回弯管连接件可以为弧形、半圆形、半椭圆形、抛物线形或倒Ω连接件，其中倒Ω为所述的弧形、半圆形、半椭圆形、抛物线形连接件与S型弯管组合而成。

上述的一组辐射炉管的第一程管可以分别布置在平面A和B的同一端，第二程管则可以分别布置在平面A和B的另一端。

前述的每一个辐射炉管的第一程管和第二程管也可以分别处于所述的平面A和B内，并且在同一个平面内的一个辐射炉管的第一程与另一个辐射炉管的第二程管可以相邻布置。所述的平面A上端和平面B上端可以向平面C等幅倾斜、倾斜角不超过45度为佳。所述的第一程管与第二程管之间的连接件可以分上下两层布置，每层连接件俯视投影为一组平行线，两层连接件俯视投影为一组交叉线。

前面所述的乙烯裂解炉的辐射炉管包括为1-1型、2-1型，2/1-1型，3-1型或3/1-1型炉管，其中：

所述的1-1型炉管的第一程管和第二程管可以均为一根管，通过所述的回弯管连接件与其第二程管连接；

所述的2-1型炉管的第一程管可以为两根管，第二程管为一根管；

所述的2/1-1型炉管的第一程管分可以为上下两段，上段为两根管，下段为一根管，上、下段之间通过一个三通连接件连接，第二程管为一根管；

所述的3-1型炉管的第一程管可以为三根管，第二程管为一根管；

所述的3/1-1型炉管的第一程管可以分为上下两段，上段为三根管，下段为一根管，上、下段之间通过一个四通连接件连接，第二程管为一根管。

前面所述的辐射炉管可以设置强化传热构件，包括任何类型，例如可以是扭曲片炉管传热构件。

前面所述的辐射炉管的管径可以是分段变径或连续变径。

本实用新型的乙烯裂解炉的有益效果：

1、本实用新型的辐射炉管为双排排布，辐射炉管的第一程管与第二程管采用回弯管连接件连接是对称的，炉管受力均匀，其结构柔性大，具有较好的机械性能；

2、相比现有技术中辐射段炉管双排排布方式，由于采用入口炉管与出口炉管相邻排列，可以进一步减小炉管间距，缩短裂解炉辐射段的长度，节约占地面积。在同样长度的炉膛空间内，本实用新型的裂解炉可以放置更多组炉管，从而提供更大的生产能力。

3.倒Ω连接件的突出效果是当炉管排布不能保证每层连接管之间有足够空间时，通过倒Ω连接件来保证每层连接管之间有足够空间，同时它也可以更好地吸收第一与第二层管之间的膨胀差。

4、采用了强化传热构件，消除了辐射炉管的受热不均匀问题，可以有效减少炉管的弯曲，可提高裂解炉的在线率、减少操作费用和延长炉管使用寿命，最终实现提高经济效益的目的。

附图说明

图1是本实用新型的乙烯裂解炉的示意图。

图2是本实用新型的一组2-1型炉管排布示意的俯视图。

图3是本实用新型的一组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图。

图4是本实用新型的一组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图

图5是本实用新型的两组1-1型炉管排布示意的正视图、侧视图。

图6是本实用新型的两组1-1型炉管排布示意的俯视图。

图7A、7B是本实用新型的两组1-1型炉管排布示意的俯视图。

图8是本实用新型的一组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图(摘要附图)。

图9是本实用新型的两组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图。

图10是本实用新型的一组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图。

图11A、11B是本实用新型的两组1-1型炉管排布示意的俯视图。

图12是一组现有技术的1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图。

具体实施方式

如附图所示：

图2是本实用新型的一组2-1型炉管排布示意的俯视图。由8个辐射炉管组成一组，其中第一程管1排布在一起，第二程管2排布在一起；第一程管1布置在平面A、平面B的左侧，第二程管2所在布置在平面A、平面B的右侧。平面A、平面B以平面C对称。

图3的炉管排布是由8个辐射炉管组成一组，其中第一程管1排布在平面A、平面B的左侧，第二程管2排布在平面A、平面B的的右侧。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行线，两层连接管俯视投影为一组交叉线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视及端视投影为“U”型。

图4的炉管排布是由8个辐射炉管组成一组，其中第一程管1排布在平面A、平面B的左侧，第二程管2排布在平面A、平面B的的右侧。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行“Z”型线，两层连接管俯视投影为一组交叉“Z”型线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视投影为“U”型，端视投影为倒Ω型。

图5的炉管排布是由16个辐射炉管组成一组，其中两组第二程管2排布在一起。

图6的炉管排布是由8个辐射炉管组成一组，其中一组辐射炉管的第二程管和另一组辐射炉管的第一程管相邻。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行型线，两层连接管俯视投影为一组交叉线。

图7A、7B是两组1-1型炉管排布示意的俯视图，由8个辐射炉管组成一组，其中一组辐射炉管的第二程管和另一组辐射炉管的第一程管相邻。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行“Z”型线，两层连接管俯视投影为一组交叉“Z”型线。

图8是一组1-1型炉管排布示意的正视图、俯视图、侧视图。由8个辐射炉管组成一组，其中两个平行平面A和B的任一平面内每个辐射炉管的第二程管和其他辐射炉管的第一程管相邻。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行线，两层连接管俯视投影为一组交叉线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视及端视投影为“U”型。

图9的炉管排布是由16个辐射炉管组成，其中两个平行平面A和B的任一平面内每个辐射炉管的第二程管和其他辐射炉管的第一程管相邻。每组炉管中第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行线，两层连接管俯视投影为一组交叉线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视及端视投影为“U”型。

图10的炉管排布是由8个辐射炉管组成一组，其中两个平行平面A和B的任一平面内每个辐射炉管的第二程管和其他辐射炉管的第一程管相邻。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行“Z”型线，两层连接管俯视投影为一组交叉“Z”型线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视投影为“U”型，端视投影为倒Ω型。

图11A、11B的炉管排布是由8个辐射炉管组成一组，其中两个平行平面A和B的任一平面内每个辐射炉管的第二程管和其他辐射炉管的第一程管相邻。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行“Z”型线，两层连接管俯视投影为一组交叉“Z”型线。

图12的炉管排布是现有技术的一种排布，由8个辐射炉管组成，其中两个平行平面A和B的同一端布置第一程管、在另一端布置辐射炉管的第二程管。第一程管与第二程管之间的连接管分上下两层布置，每层连接管俯视投影为一组平行线，两层连接管俯视投影为一组交叉线。第一程管与第二程管之间的连接管的正视投影和端视投影均由两个90度弯头何一根水平管构成的型。

下面结合附图7给出一个实施例。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。

本实用新型的裂解炉包括高压气包3、对流段4、辐射段5、垂直布置在辐射段的多组辐射炉管7、燃烧器8、急冷锅炉6；辐射段炉膛内部高度13700mm、宽度3550mm、长度18930mm。由第一程管1及第二程管2组成每一个1-1型排列的双排两程立式辐射炉管，每排均布置第一及第二程管且交错排列，在第一程管和第二程管之间采用半圆型弯管连接件连接；裂解物料由第一程管引入，由第二程管引出。第一程管下部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，与所述的回弯管连接件的另一端固定连接。平面A和B平行，间距400mm。回弯管连接件互相平行。第一程管1和第二程管2的长度都为13800mm。以4个炉管为一组，辐射段布置24组炉管。每个炉管出口连接一个线性急冷锅炉。炉管回弯管连接件分两层，每层各个连接管互相平行排布，两层连接管交叉排布。炉管通过顶部的恒力弹簧吊架悬挂。第一程炉管的内径是45mm～60mm，第二程炉管的内径是65mm～75mm。辐射炉管管径是介于上述范围的某一值。

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70％。

急冷锅炉采用线性急冷锅炉，每一个1-1炉管与一个线性急冷锅炉直接相连。

如果对现有裂解炉进行改造，则供热比率(底部供热)、急冷锅冷形式根据具体情况可以保留原设计型式。

Claims (9)

1、一种乙烯裂解炉，该裂解炉包括辐射区、燃烧器、排布在辐射区内的辐射炉管、对流区、急冷锅炉和高压汽包；其特征在于：

多组辐射炉管排布在辐射区内，其中每一组辐射炉管由多个辐射炉管组成；

所述的每一个辐射炉管为两程立式炉管，其第一程管为入口管、第二程管为出口管；所述的第一程管和第二程管之间采用回弯管连接件连接；

辐射炉管组中一半辐射炉管的第一程管的中心线和另一半辐射炉管的第二程管的中心线构成平面A和平面B两个平面；该组辐射炉管中的每一个辐射炉管的回弯管连接件的对称中心线均处于一个铅垂平面内，该平面称为平面C，所述的平面A和平面B与平面C平行，平面A和平面B分别对称分布于平面C两侧；

所述的每一个回弯管连接件为一立体结构件，以平面C为对称面，其侧视投影为一对称的曲线，其俯视投影为长度相同的直线段；所述的同一组辐射炉管中各个辐射炉管的回弯管连接件分上下两层交叉排布，每层平行排布。

2、根据权利要求1所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

所述的回弯管连接件为弧形、半圆形、半椭圆形、抛物线形或倒Ω连接件，其中倒Ω为所述的弧形、半圆形、半椭圆形、抛物线形连接件与S型弯管组合而成。

3、根据权利要求2所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

一组辐射炉管的第一程管分别布置在平面A和B的同一端，第二程管则分别布置在平面A和B的另一端。

4、根据权利要求2所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

每一个辐射炉管的第一程管和第二程管分别处于所述的平面A和B内，在同一个平面内的一个辐射炉管的第一程与另一个辐射炉管的第二程管相邻布置。

5、根据权利要求4所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

平面A上端和平面B上端向平面C等幅倾斜、倾斜角不超过45度。

6.根据权利要求5所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

第一程管与第二程管之间的连接件分上下两层布置，每层连接件俯视投影为一组平行线，两层连接件俯视投影为一组交叉线。

7、根据权利要求1-6之一所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

所述的辐射炉管为1-1型、2-1型，2/1-1型，3-1型或3/1-1型炉管，其中，

所述的1-1型炉管的第一程管和第二程管均为一根管，通过所述的回弯管连接件与其第二程管连接；

所述的2-1型炉管的第一程管为两根管，第二程管为一根管；

所述的2/1-1型炉管的第一程管分为上下两段，上段为两根管，下段为一根管，上、下段之间通过一个三通连接件连接，第二程管为一根管；

所述的3-1型炉管的第一程管为三根管，第二程管为一根管；

所述的3/1-1型炉管的第一程管分为上下两段，上段为三根管，下段为一根管，上、下段之间通过一个四通连接件连接，第二程管为一根管。

8、根据权利要求7所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

所述的辐射炉管设置强化传热构件。

9、根据权利要求7所述的乙烯裂解炉，其特征在于：

所述的辐射炉管的管径是分段变径或连续变径。

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