CN201473469U - 两程式和多程式锥形炉管的裂解炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，主要解决现有技术存在单程裂解炉由于运行周期短，造成裂解炉清焦操作频繁、影响生产工期；或者两程或多程裂解炉采用等径圆柱形炉管，造成烃分压增加，影响乙烯、丙烯收率的问题。本实用新型通过采用包括辐射室(1)、对流段(2)、急冷换热器(3)、炉管(4)、燃烧器(5)、引风机(6)；其中在辐射室(1)的侧壁或底部分别或均安装有燃烧器(5)；辐射室(1)与对流段(2)的中心轴平行，且辐射室(1)顶部侧面与对流段(2)底部相连通；对流段(2)上部设置有引风机(6)；急冷换热器(3)位于辐射室(1)上部，平行于对流段且与炉管(4)相连通；炉管(4)深入辐射室(1)内；所述炉管(4)至少为两程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管出口端的内径d1大于进口端的内径d2的技术方案较好地解决了该问题，可应用于石油裂解生产乙烯的生产装置中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，特别涉及一种两程式和多程式锥形炉管的乙烯裂解炉。
背景技术
乙烯裂解炉是石油化工工业制备乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等产品最关键的单元之一。石油烃在裂解炉辐射段的炉管内经高温加热，热裂解反应产生了含有乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等的混合产品。近年来由于裂解工艺不断发展，产品的收率也不断地提高，这种烯烃收率提高确实是从事石油化工工作和事业的人们所最为关心的。
乙烯裂解炉最关键的元素是辐射室和它们的炉管构型，它直接反映着裂解炉的特性。目前工业上最广泛应用的有两程式炉管和多程式炉管裂解炉，特别是两程式裂解炉最为典型，应用得也最为广泛。从两程式裂解炉炉管构型分类来看，有1-1型、2-1型，还有4-1、6-1和8-1型。
所谓1-1型，裂解炉炉管基本构型是第一程为1枝炉管，第二程也是1枝炉管。2-1型的基本构型是第一程为并联的2枝相同的炉管，在末端处得以合并；第二程是1枝管径较大的炉管。4-1型的基本构型是第一程为并联4枝相同的炉管，在末端处得以合并；第二程是1枝管径更大的炉管。
从目前掌握的科学技术资料来看，普遍都认为高温短停留时间、低烃分压有利于烯烃收率提高，延长运行周期。所以在工业上有单程炉管的毫秒炉管，有两程式的1-1型构型炉管，2-1型分枝变径炉管，也有三程式的2-1-1形分枝变径炉管，还有更多程的炉管构型的裂解炉炉型，它们都能较好地生产乙烯、丙烯、丁二烯等产品。
文献CN200410086298.9公开了一种单程裂解炉。单程的毫秒裂解炉或亚毫秒裂解炉的乙烯收率在通常情况下比其他形式的裂解炉虽然要高些，但是它们运行的周期是短的。工业上毫秒裂解炉运行周期以石脑油为原料时，仅仅只有7～14天，而亚毫秒裂解炉也只有20天左右。由于运行周期短，裂解炉清焦操作非常频繁，直接影响到工厂操作进度，设备维修任务增加，并且还会造成能耗的上升。所以单程式的毫秒炉或亚毫秒炉至今在工业上还没有被广泛地应用。
通常工业应用中的两程或多程裂解炉的炉管形状都是圆柱形炉管，而圆柱形炉管属等径炉管。烃类沿着炉管前进的裂解反应过程，由于裂解分子不断增大，体积也不断膨胀，流速也不断地增大，压降也随之增加，当然烃分压也在变大。即使采用异径管作一次变径或者二次变径，但是其炉管还是圆柱形的，烃类反应物似在一个阶梯式体积变化的反应器内作流动，这种压降虽然比不变径有所降低，但是还不十分满意，还不能降低到最佳程度。
综上所述，现有技术存在单程裂解炉由于运行周期短，造成裂解炉清焦操作频繁、影响生产工期；或者两程或多程裂解炉采用等径圆柱形炉管，造成烃分压增加，影响乙烯、丙烯收率的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术存在单程裂解炉由于运行周期短，造成裂解炉清焦操作频繁、影响生产工期；或者两程或多程裂解炉采用等径圆柱形炉管，造成烃分压增加，影响乙烯、丙烯收率的问题，提供一种新的裂解炉。该裂解炉具有不易结焦，运行周期长，明显提高乙烯、丙烯收率的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，包括：辐射室1、对流段2、急冷换热器3、炉管4、燃烧器5、引风机6；其中在辐射室1的侧壁或底部分别或均安装有燃烧器5；辐射室1与对流段2的中心轴平行，且辐射室1顶部侧面与对流段2底部相连通；对流段2上部设置有引风机6；急冷换热器3位于辐射室1上部，平行于对流段且与炉管4相连通；炉管4深入辐射室1内；炉管4至少为两程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管的管径沿反应物流向呈渐扩式，其出口端的内径d1大于进口端的内径d2。
上述技术方案中，炉管4的变径优选方案之一为所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。炉管的变径优选方案之二为所述变径管由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，其内径为d2；出口段管子42为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2；其中等进口段管子41的长度L1与出口段管子42的长度L2的比值优选范围为0.1～10，更优选范围为1～5。
本实用新型的优选方案之一为所述炉管4为两程，第一程为等径管，第二程全程为变径管；所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
本实用新型的优选方案之二为所述炉管4为两程，第一程为等径管，第二程由部分的等径管和部分的变径管组合；所述变径管由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，其内径为d2；出口段管子42为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2。
本实用新型的优选方案之三为炉管4为两程，且两程炉管均为变径管；所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
本实用新型的优选方案之四为所述炉管4为两程，且两程炉管均为变径管；所述变径管由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，其内径为d2；出口段管子42为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2。
本实用新型的优选方案之五为所述炉管4为三程或四程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管出口端的内径d1大于进口端的内径d2。
本实用新型中，裂解炉的炉管4至少为两程，并且至少最后一程为变径管，其出口端的内径d1大于进口端的内径d2。所述变径炉管最适合在两程辐射炉管的裂解炉上应用，也可在四程式裂解炉上应用。该变径炉管布置在直立段，替代了全部的圆柱形炉管或部分圆柱形炉管，从而使炉管沿着反应物的前进方向呈现出渐进式扩径改变。因为裂解反应使分子不断增加，加上温度的提升，反应体积迅速膨胀，使流速增大。由于是变径炉管，它是渐进地扩径，所以能防止反应物因流速过快引起压降增大，也改善了似阶梯式变径炉管大小径之间突变带来的附加压降，从而有效地把烃分压降低至最低。使用本实用新型的两程式裂解炉，在相同条件下，其乙烯收率可达30.9％，比采用两程等径圆柱形炉管裂解炉提高了2.7％；同时，丙烯收率可达17.1％，比采用两程等径圆柱形炉管裂解炉提高了4.9％。此外，采用本实用新型的两程式裂解炉，在保证乙烯、丙烯收率的前提下，运行周期延长了10％，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型裂解炉结构示意图。
图2为现有技术两程式1-1型等径炉管示意图。
图3为现有技术两程式2-1型等径炉管示意图。
图4为现有技术两程式4-1型等径炉管示意图。
图5为现有技术两程式6-1型等径炉管示意图。
图6为现有技术两程式8-1型等径炉管示意图。
图7～图10为本实用新型中两程式1-1型变径炉管示意图。
图11为本实用新型中两程式4-1型变径炉管示意图。
图12为本实用新型中四程式M型变径炉管示意图。
图1中，1为辐射室，2为对流段，3为急冷换热器，4为炉管，5为燃烧器，6为引风机。在辐射室1的侧壁或底部分别或均安装有燃烧器5。辐射室1与对流段2的中心轴平行，且辐射室1顶部侧面与对流段2底部相连通。对流段2上部设置有引风机6。急冷换热器3位于辐射室1上部，平行于对流段且与炉管4相连通。炉管4深入辐射室1内。
图2～图12中，7为第一程炉管，8为第二程炉管，9为第三程炉管，10为第四程炉管。
图2中，两程炉管都是圆柱形等径炉管。
图3中，第一程炉管是并联2枝圆柱形等径炉管，在末端处得以合并；第二程炉管是1枝管径较大的圆柱形等径炉管。
图4中，第一程炉管是并联4枝圆柱形等径炉管，在末端处合并；第二程炉管是1枝管径更大的圆柱形等径炉管。
图5中，第一程炉管是并联6枝圆柱形等径炉管，在末端处合并；第二程炉管是1枝管径更大的圆柱形等径炉管。
图6中，第一程炉管是并联8枝圆柱形等径炉管，在末端处合并；第二程炉管是1枝管径更大的圆柱形等径炉管。
图7中，第一程炉管是圆柱形等径管。第二程炉管全程是变径管，其进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
图8中，第一程炉管它是圆柱形等径管。第二程炉管是部分等径炉管和部分变径炉管组合，由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，出口段管子42为变径管，出口段管子42出口处内径大于进口段管子41内径。
图9中，两程炉管都是变径管，其进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
图10中，两程炉管都是由等径炉管和变径炉管组合而成，都是由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，出口段管子42为变径管，出口段管子42出口处内径大于进口段管子41内径。
图11中，第一程炉管是并联4枝圆柱形等径炉管，在末端处合并。第二程炉管由进口段管子41和出口段管子42连接而成，进口段管子41为等径管，出口段管子42为变径管，出口段管子42出口处内径大于进口段管子41内径。
图12中，第一、二程均为圆柱形等径炉管，第三、四程采用部分等径与部分变径管组合而成的炉管，进口段管子41为等径管，出口段管子42为变径管，出口段管子42出口处内径大于进口段管子41内径。这种型式的炉管通常应用在气体原料裂解炉上。
下面通过实施例对本实用新型作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
如图7所示两程式1-1型裂解炉，包括辐射室1、对流段2、急冷换热器3、炉管4、燃烧器5、引风机6；其中在辐射室1的侧壁或底部分别或均安装有燃烧器5；辐射室1与对流段2的中心轴平行，且辐射室1顶部侧面与对流段2底部相连通；对流段2上部设置有引风机6；急冷换热器3位于辐射室1上部，平行于对流段且与炉管4相连通；炉管4深入辐射室1内。炉管4为两程式1-1型，第一程炉管是圆柱形等径管；第二程全程是渐扩式变径炉管，其进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表1。
【对比例1】
采用如图2所示两程式1-1型裂解炉，两程炉管都是圆柱形等径炉管。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表1。
表1
【实施例2】
如图8所示两程式1-1型裂解炉。第一程炉管是圆柱形等径管，第二程炉管由部分圆柱形等径炉管与部分渐扩式变径炉管组合而成，其出口处内径大于进口段管子内径。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表2。
表2
【实施例3】
如图9所示两程式1-1型裂解炉。两程炉管都是变径管，进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。具体参数及效果见表3。
表3
【实施例4】
如图10所示两程式1-1型裂解炉。两程炉管都是由部分等径炉管与部分渐扩式变径管组合而成，都由进口段管子和出口段管子连接而成，进口段管子为等径管；出口段管子为变径管，其出口处内径大于进口段管子内径。具体参数及效果见表4。
表4
【实施例5】
如图11所示两程式4-1型裂解炉。第一程炉管是并联的4枝圆柱形等径炉管，在末端处合并。第二程炉管由进口段管子和出口段管子连接而成，进口段管子为等径管；出口段管子为变径管，其出口处内径大于进口段管子内径。具体参数及效果见表5。
【对比例2】
如图4所示两程式4-1型裂解炉，只是两程炉管都是圆柱形等径炉管。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表5。
表5
【实施例6】
如图12所示四程式M型裂解炉。第一、二程均为圆柱形等径炉管，第三、四程采用部分等径与部分变径管组合而成的炉管。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表6。
【对比例3】
如图12所示四程式M型裂解炉，只是四程炉管都是等径圆柱形炉管。具体裂解炉炉管参数、裂解条件及效果见表6。
表6
上述表中符号，HVGO为加氢尾油，LPG为液化石油气，SOR为运行初期。
Claims (10)
1.一种两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，包括：辐射室(1)、对流段(2)、急冷换热器(3)、炉管(4)、燃烧器(5)、引风机(6)；其中在辐射室(1)的侧壁或底部分别或均安装有燃烧器(5)；辐射室(1)与对流段(2)的中心轴平行，且辐射室(1)顶部侧面与对流段(2)底部相连通；对流段(2)上部设置有引风机(6)；急冷换热器(3)位于辐射室(1)上部，平行于对流段且与炉管(4)相连通；炉管(4)深入辐射室(1)内；其特征在于所述炉管(4)至少为两程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管的管径沿反应物流向呈渐扩式，其出口端的内径d1大于进口端的内径d2。
2.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
3.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述变径管由进口段管子(41)和出口段管子(42)连接而成，进口段管子(41)为等径管，其内径为d2；出口段管子(42)为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2。
4.根据权利要求3所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述进口段管子(41)的长度L1与出口段管子(42)的长度L2的比值为0.1～10。
5.根据权利要求4所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述进口段管子(41)的长度L1与出口段管子(42)的长度L2的比值为1～5。
6.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述炉管(4)为两程，第一程为等径管，第二程为变径管；所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
7.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述炉管(4)为两程，第一程为等径管，第二程为变径管；所述变径管由进口段管子(41)和出口段管子(42)连接而成，进口段管子(41)为等径管，其内径为d2；出口段管子(42)为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2。
8.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述炉管(4)为两程，且两程炉管均为变径管；所述变径管进口端的内径最小，自进口端至出口端，管内径逐渐变大，至出口端内径最大。
9.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述炉管(4)为两程，且两程炉管均为变径管；所述变径管由进口段管子(41)和出口段管子(42)连接而成，进口段管子(41)为等径管，其内径为d2；出口段管子(42)为变径管，其出口处内径为d1；d1＞d2。
10.根据权利要求1所述的两程式和多程式锥形炉管的裂解炉，其特征在于所述炉管(4)为三程或四程，并且至少最后一程为变径管；所述变径管出口端的内径d1大于进口端的内径d2。
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|---|---|---|---|---|
| CN105087882A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-11-25 | 中南大学 | 一种立式淬火炉热处理阶段划分方法 |
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