CN202509042U - 一种多管程乙烯裂解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多管程乙烯裂解炉，属于石油化工领域。该多管程乙烯裂解炉中的所有多程辐射炉管单排布置，其中心线均位于同一个平面内，各组炉管入口管和出口管分别集中布置；每组炉管中各程炉管之间的底部连接件采用的是弯管组合件，其是由两个S型弯管和一个对称弯管组合而成，或者由一个S型弯管和一个对称弯管组合而成；每组炉管中各程炉管之间的顶部连接件采用的是顶部组合件，其是由两个弯头和直管组合而成的组合件或者是由S型弯管与对称弯管组合而成的组合件。本实用新型的炉管布置合理，减少了炉膛体积，并且减少了连接管的长度以及相配合的线性急冷锅炉的水汽联箱的长度，降低了造价。

Description

一种多管程乙烯裂解炉

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种多管程乙烯裂解炉。

背景技术

目前，石油化工乙烯装置中所采用的乙烯裂解技术主要为美国LUMMUS公司、Stone&Webster公司、Kellog&Braun Root公司，欧洲的德国Linde公司、Technip(KTI)公司以及中国石化所开发的CBL裂解炉。对于多管程裂解炉，它们的技术如下：

美国LUMMUS公司：SRT-3型采用4-2-1-1或4-2-1-1-1-1炉管、SRT-1型采用1-1-1-1-1-1或1-1-1-1-1-1-1-1等径炉管，SRT-4型采用8-4-1-1炉管，通常两组炉管配一台急冷(废热)锅炉；

美国Stone&Webster公司：采用W(1-1-1-1四程变径)型或M(1-1-1-1-1-1六程变径)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；

美国Kellog&Braun Root公司：采用SC-4型(1-1-1-1四程变径)，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；

德国Linde公司：采用2-2-2-2-1-1六程炉管或2-2-1-1四程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；

Technip(荷兰KTI)公司：采用GK-3型2-2-1-1、GK-4型4-4-2-1及SMK型1-1-1-1四程炉管，通常2～4小组炉管配一台急冷(废热)锅炉，采用SMK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。

各家公司采用的炉管排布方式均为按流体流向炉管程数顺序排列，各程炉管下部采用普通结构弯头连接。多程炉管各组单独排列，炉管上部连接件均在炉管所在平面内或在其两侧，但均为弯头和直管的组合件。

为使一种对裂解气体原料较好的辐射炉管也适应液体原料，实现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4～6程(～60m)分枝变径或不分枝变径等选择性炉管，将停留时间控制在0.4～1.0s。第一程或前两程采用小直径炉管，利用它比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程以后采用较大直径的炉管以降低对结焦敏感性的影响。所采用的四程中等选择性辐射段炉管有4-2-1-1型、2-2-1-1型、1-1-1-1、2-1-1-1型等炉管。

急冷锅炉有传统式(斯密特、包西格)、浴缸式一级急冷锅炉、二级急冷和线性急冷锅炉，线性急冷锅炉具有运转周期长不需水力清焦的优点。能与线性急冷锅炉匹配的辐射段炉管有1-1-1-1型、2-1-1-1型和2-2-1-1型等。

1-1-1-1型炉管能与线性急冷锅炉匹配、可以裂解气体原料也可以裂解液体原料。

Linde公司的Pyrocrack2-2(2-2-1-1)炉管可以裂解气体原料也可以裂解液体原料。

总而言之，现有技术各管程按顺序布置，各台裂解炉中每组炉管单独布置，多管程炉管各管程之间采用普通弯头结构连接，每组炉管的出口管单独或相邻的两种炉管出口管布置在一起连接急冷锅炉，这样对辐射炉膛长度的要求大，采用传统急冷锅炉时会导致布置困难，采用线性急冷锅炉时则需要较大的水汽联箱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多管程乙烯裂解炉，其具有布置合理的炉管，并能改善与急冷锅炉的连接方式，有效减少炉膛体积和炉管重量，进而减少裂解炉的建设投资。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种多管程乙烯裂解炉，包括至少一个辐射段1-1、对流段1-3、急冷锅炉1-7、高压汽包1-8和引风机1-9；

在所述辐射段1-1的底部排布有底部燃烧器1-5和或在辐射段1-1的侧面排布有侧壁燃烧器1-6，在辐射段1-1内垂直排布有至少一个多程辐射炉管1-4；

在所述对流段1-3内水平配置有多组对流炉管；

所述辐射段1-1和对流段1-3通过烟道1-2相连通；

所述多程辐射炉管1-4为四至十程辐射炉管；一台裂解炉内采用的炉管是相同的，即在一台裂解炉中没有一组为四程，另一组为六程或其它程的情况，而都是采用相同程的炉管；

所有多程辐射炉管1-4的各程炉管的中心线均位于同一个平面内，该平面为炉管中心线平面，所述炉管中心线平面与炉膛中心平面位于同一平面内，所有多程辐射炉管1-4的各程炉管单排布置；

所有多程辐射炉管1-4的各程炉管分别集中布置，即各多程辐射炉管1-4的第一程炉管1相邻，各多程辐射炉管1-4的最后一程炉管相邻，中间各同程炉管均分别相邻；

各多程辐射炉管1-4的底部连接件采用的是弯管组合件；所述弯管组合件由两个S型弯管和一个对称弯管组合而成，或者由一个S型弯管和一个对称弯管组合而成；当由两个S型弯管和一个对称弯管组合而成时，两端为S型弯管、中间为对称弯管，两端的S型弯管通过对称弯管连接，三者是相互连通的；当由一个S型弯管和一个对称弯管组合而成时，一端为S型弯管、另一端为对称弯管，两者是相互连通的，此时S型弯管可以与上游炉管连接，也可以布置在对称弯管的下游而与下游程炉管连接；

所述S型弯管为一成S型的立体结构件；

所述对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管；

各个弯管组合件均在所述炉管中心线平面的一侧或者对称弯管与所述炉管中心线平面相交而两个S型弯管布置在所述炉管中心线平面的两侧；当在一侧时，相邻两个弯管组合件分别位于所述炉管中心线平面的同侧或者异侧。

各多程辐射炉管1-4的顶部连接件采用的是顶部组合件，所述顶部组合件是由两个弯头和直管组合而成的组合件或者是由S型弯管与对称弯管组合而成的组合件；当由两个弯头和直管组合而成时，两个弯头通过直管连接，三者是相互连通的，所述两个弯头和直管布置在炉管中心线平面的一侧；当由S型弯管与对称弯管组合而成时，各个顶部组合件在所述炉管中心线平面的一侧或者对称弯管与所述炉管中心线平面相交而两个S型弯管布置在所述炉管中心线平面的两侧，当在一侧时，相邻两个顶部组合件分别位于所述炉管中心线平面的同侧或者异侧。

所述多程辐射炉管1-4的各程炉管可采用分支管或不分支管，当采用分支管时，分支管由Y型管或掌型管合并，合并位置不一定在底部，如果在顶部，则合并后与顶部弯管组合件连接。

每组所述多程辐射炉管1-4的各程炉管的直径从入口到出口，管径依管程顺序逐渐放大或采用相同管径；各组多程辐射炉管1-4中的同一程炉管管径依流体流动顺序逐渐放大或采用相同管径，；逐渐放大是指采用连续变径或分段变径。

所述多程辐射炉管1-4的各程炉管采用低温管程与高温管程按流体流动方向顺序排列，或者采用低温管程与高温管程间隔排列。

所述急冷锅炉1-7采用双套管式急冷锅炉或传统式急冷锅炉或浴缸式急冷锅炉或快速急冷锅炉，所述双套管式急冷锅炉包括如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉、二级急冷锅炉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的多程炉管底部和顶部或仅底部采用弯管组合件连接，有利于克服炉管弯曲的问题；

(2)本实用新型的炉管顶部的连接方式使得在有限的炉膛空间里可以布置更多的炉管；

(3)本实用新型中，辐射段入口管及出口管集中布置，有利于工程实现，减少了连接管的长度，减少了相配合的线性急冷锅炉的水汽联箱的长度，达到降低投资的目的；

(4)本实用新型也可以用于对采用传统大锅炉的裂解炉的炉管进行改造，降低了造价。

附图说明

图1是多管程乙烯裂解炉的结构示意图。

图2-1是本实用新型的第一个实施例的正视图。

图2-2是本实用新型的第一个实施例的侧视图。

图2-3是本实用新型的第一个实施例的俯视图。

图3-1是本实用新型的第二个实施例的正视图。

图3-2是本实用新型的第二个实施例的侧视图。

图3-3是本实用新型的第二个实施例的俯视图。

图4-1是本实用新型的第三个实施例的正视图。

图4-2是本实用新型的第三个实施例的侧视图。

图4-3是本实用新型的第三个实施例的俯视图。

图5-1是本实用新型的第四个实施例的正视图。

图5-2是本实用新型的第四个实施例的侧视图。

图5-3是本实用新型的第四个实施例的俯视图。

图6-1是本实用新型的第五个实施例的正视图。

图6-2是本实用新型的第五个实施例的侧视图。

图6-3是本实用新型的第五个实施例的俯视图。

图7-1是现有技术中的炉管布置结构的正视图。

图7-2是现有技术中的炉管布置结构的侧视图。

图7-3是现有技术中的炉管布置结构的俯视图。

图1中，1-1为辐射段，1-2为烟道，1-3为对流段，1-4为多程辐射炉管，1-5为底部燃烧器，1-6为侧壁燃烧器，1-7为急冷锅炉，1-8为高压汽包，1-9为引风机。

图2-1至图7-3中，1为第一程炉管，2为第二程炉管，3为第三程炉管，4为第四程炉管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，一种多管程乙烯裂解炉，包括至少一个辐射段1-1、对流段1-3、急冷锅炉1-7、高压汽包1-8和引风机1-9：

在所述辐射段1-1的底部排布有底部燃烧器1-5和或在辐射段1-1的侧面排布有侧壁燃烧器1-6，在辐射段1-1内垂直排布有多组多程辐射炉管1-4；

在所述对流段1-3内水平配置有多组对流炉管，即图1中的竖直段内的多个水平平行的长方形块；

所述辐射段1-1和对流段1-3之间通过烟道1-2连接；

所述多程辐射炉管1-4为四至十程辐射炉管；

所有辐射炉管1-4的各程炉管的中心线平面均处于炉膛的中心对称面内，且在炉膛的中心对称面内单排布置；

各多程程辐射炉管1-4的入口管与出口管分别集中布置；

各多程辐射炉管1-4的底部(以四程炉管为例，即第一程和第二程之间以及第三程和第四程之间)采用弯管组合件连接；各组辐射炉管的顶部连接管不在辐射炉管所在的平面内，以四程炉管为例，第二程与第三程之间为顶部连接件。顶部连接的现有技术采用的是普通弯头与直管构成的连接件，不与炉管中心平面相交，而本实用新型的顶部连接可以采用上述普通结构，也可以为组合件，此时可以布置在炉管中心线平面的两侧或对称弯管与之相交而两个S型弯管布置在其两侧；

所述弯管组合件之一是一个两端为S型弯管、中间为对称弯管的组合构件。另一结构是由一端的S型弯管与对称弯管的组合构件；

在具体实施中，所述S型弯管为一成S型的立体结构件；

所述对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管；

所述辐射炉管1-4为分支管或不分支管，图2-图6给出的例子是只有第一程炉管采用分支管，其它程炉管均采用不分支管，实际应用时，其它程炉管也可以采用分支管，即第一程可用分支管，或第一、二程可用分支管，或第一、二、三程可用分支管，图中所示仅为示例。当采用分支管时，分支管由Y型管或掌型管合并；各程辐射炉管1-4的直径从入口到出口，按管程顺序管径逐渐放大或采用相同管径；工艺介质在辐射炉管1-4内的停留时间为0.3～1.0秒，即从入口管流入开始到从出口管流出所用的时间为0.3～1.0秒。

以四程炉管为例来说明炉管的排列。各组炉管的入口管(即第一程炉管)和出口管(即第四程炉管)分别集中布置，即各组的第一程炉管1相邻，各组的第二程炉管2相邻，各组的第三程炉管3相邻，各组的第四程炉管4相邻。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内；各程炉管之间的顶部连接管分别在炉管中心线平面的两侧(即各程炉管之间顶部连接管不在炉管中心线平面内)；各程炉管之间的底部采用弯管组合件连接，弯管组合件的S型弯管及对称弯管所在的平面与炉管所在的平面相交，相邻两组炉管的底部连接件在炉管中心线平面的同侧或异侧，相邻两组炉管的顶部连接件在炉管中心线平面的同侧或异侧。

一台裂解炉内布置有一个或多个相同的辐射炉管1-4。

各程炉管之间可以采用低温管程与高温管程间隔排列或高温低温管程之间部分交错布置，即炉管由入口到出口，管的温度逐渐提高，交错排列指各管程排列方式不同，如1，3，2，4排列，1，4，2，3排列等的形式，也可以不采用高低温度管程间隔或交错布置，即按流体流动顺序排列，如1，2，3，4排列；

急冷锅炉采用双套管式急冷锅炉，如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉、二级急冷锅炉等，也可以采用传统式、浴缸式、快速急冷等锅炉。本实用新型中炉管的布置形式不限于附图所列。本实用新型的辐射段炉管适于裂解气体原料及液体原料，可用于新建裂解炉或对裂解炉进行扩能改造。

图7为现有技术中的一种四程炉管的排布图，炉管排列方式为1、2、3、4，各程炉管按流向顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程。第一程炉管采用分支变径炉管，炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管之间采用常规弯管连接，连接弯管位于炉管所在平面内。

下面以四程炉管为例来详细说明本实用新型：

图2为四程炉管的第一个实施例，图中有对称布置的八组四程炉管，各程炉管长度很长，图2-1中的两条横向折线表示省略掉了部分管的长度，以下各个实施例的图中的折线也表示同样的意思：

图2中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高。第一程炉管为分支变径炉管。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用两个S型弯管与一个对称弯管组合而成的弯管组合件连接，两个S型弯管通过对称弯管连接；弯管组合件与炉管中心平面相交且对称弯管所在平面穿过炉管所在平面。2、3程炉管上端之间采用常规弯管连接，连接弯管在炉管中心平面两侧。

各组炉管的各程炉管集中布置，在四程炉管中，顶部连接管即为2、3程之间的连接管从图2-3中可以看出，第1、3组为同侧，2、4组为同侧，1、2组为异侧，1、4组为异侧、2、3组为异侧。

图3为四程炉管的第二个实施例，图中有对称布置的八组四程炉管：

图3中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高。第一程为分支变径炉管。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用一个S型弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件在炉管所在平面两侧且不穿过炉管平面。2、3程炉管上端之间采用常规弯管连接，连接弯管在炉管所在平面两侧。各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管在炉管中心线平面异侧，图3中，第1程管有同侧也有异侧的、第4程也有同侧也有异侧。图3的连接件为只有一个S型弯管与对称弯管组成，图2为两端两个S型弯管，中间对称弯管的组合件。S型弯管可以与上游炉管连接，也可以布置在对称弯管的下游而与下游程炉管连接。

图4为四程炉管的第三个实施例，图中有对称布置的八组四程炉管：

图4中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高。四程炉管为不分支变径炉管。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用两个S型弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件与炉管所在平面相交且对称弯管穿过炉管所在平面。2、3程炉管上端之间采用常规弯管连接，连接弯管在炉管所在平面两侧。各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管在炉管中心线平面同侧。图4与图2中的底部、顶部连接管的布置是相同的，只是第一程管不同。

图5为四程炉管的第四个实施例，图中有对称布置的八组四程炉管：

图5中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高。四程炉管为不分支变径炉管。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用一个S型弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件在炉管所在平面两侧且对称弯管不穿过炉管所在平面。2、3程炉管上端之间采用常规弯管连接，连接弯管在炉管所在平面两侧。各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管在炉管中心线平面异侧。图5与图3中的底部、顶部连接管的布置是相同的，只是第一程管不同。

图6为四程炉管的第五个实施例，图中有对称布置的八组四程炉管：

图6中，四程炉管的排列顺序为1、3、2、4，高温管程炉管与低温管程炉管交错排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、3、2、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高。第一程为分支变径炉管。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用一个S型弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件所在平面与炉管所在平面不重合。2、3程炉管上端之间采用常规弯管连接，连接弯管在炉管所在平面两侧。各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管在炉管中心线平面异侧，图6中，第1程管有同侧也有异侧的、第4程也有同侧也有异侧。

从图2至图6中的侧视图中可以看出，5个实施例的顶部连接件都是采用常规弯管，第1、3组及第2、4组在同侧。

对于四程及四程以上的炉管，其顶部的连接管采用与四程炉管中的2、3程之间的连接管相同的连接管即可。

本实用新型可应用于新建裂解炉或者用于对已有裂解炉进行改造。根据国家十二五规划及中长期发展规划，未来我国还将建设一批新的乙烯装置，另外目前正在运行的部分裂解炉由于年限较长，技术水平落后，也需要逐步进行改造，因此本实用新型具有广阔的应用前景。

上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (6)

1.一种多管程乙烯裂解炉，包括至少一个辐射段(1-1)、对流段(1-3)、急冷锅炉(1-7)、高压汽包(1-8)和引风机(1-9)；在所述辐射段(1-1)的底部排布有底部燃烧器(1-5)和或在辐射段(1-1)的侧面排布有侧壁燃烧器(1-6)，在辐射段(1-1)内垂直排布有至少一个多程辐射炉管(1-4)；在所述对流段(1-3)内水平配置有多组对流炉管；所述辐射段(1-1)和对流段(1-3)通过烟道(1-2)相连通；其特征在于：

所述多程辐射炉管(1-4)为四至十程辐射炉管；

所有多程辐射炉管(1-4)的各程炉管的中心线均位于同一个平面内，该平面为炉管中心线平面，所述炉管中心线平面与炉膛中心平面位于同一平面内，所有多程辐射炉管(1-4)的各程炉管单排布置；

所有多程辐射炉管(1-4)的各程炉管分别集中布置，即各多程辐射炉管(1-4)的第一程炉管(1)相邻，各多程辐射炉管(1-4)的最后一程炉管相邻，中间各同程炉管均分别相邻；

各多程辐射炉管(1-4)的底部连接件采用的是弯管组合件；所述弯管组合件由两个S型弯管和一个对称弯管组合而成，或者由一个S型弯管和一个对称弯管组合而成；当由两个S型弯管和一个对称弯管组合而成时，两端为S型弯管、中间为对称弯管，两端的S型弯管通过对称弯管连接，三者是相互连通的；当由一个S型弯管和一个对称弯管组合而成时，一端为S型弯管、另一端为对称弯管，两者是相互连通的；

所述S型弯管为一成S型的立体结构件；

所述对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管；

各个弯管组合件均在所述炉管中心线平面的一侧或者对称弯管与所述炉管中心线平面相交而两个S型弯管布置在所述炉管中心线平面的两侧；当在一侧时，相邻两个弯管组合件分别位于所述炉管中心线平面的同侧或者异侧。

2.根据权利要求1所述的多管程乙烯裂解炉，其特征在于：各多程辐射炉管(1-4)的顶部连接件采用的是顶部组合件，所述顶部组合件是由两个弯头和直管组合而成的组合件或者是由S型弯管与对称弯管组合而成的组合件；当由两个弯头和直管组合而成时，两个弯头通过直管连接，三者是相互连通的，所述两个弯头和直管布置在炉管中心线平面的一侧；当由S型弯管与对称弯管组合而成时，各个顶部组合件在所述炉管中心线平面的一侧或者对称弯管与所述炉管中心线平面相交而两个S型弯管布置在所述炉管中心线平面的两侧，当在一侧时，相邻两个顶部组合件分别位于所述炉管中心线平面的同侧或者异侧。

3.根据权利要求1至2任一所述的多管程乙烯裂解炉，其特征在于：所述多程辐射炉管(1-4)采用分支管或不分支管，当采用分支管时，分支管由Y型管或掌型管合并。

4.根据权利要求3所述的多管程乙烯裂解炉，其特征在于：每组所述多程辐射炉管(1-4)的各程炉管的直径从入口到出口，管径依管程顺序逐渐放大或采用相同管径；各组多程辐射炉管(1-4)中的同一程炉管管径依流体流动顺序逐渐放大或采用相同管径；逐渐放大是指采用连续变径或分段变径。

5.根据权利要求4所述的多管程乙烯裂解炉，其特征在于：所述多程辐射炉管(1-4)的各程炉管采用低温管程与高温管程按流体流动方向顺序排列，或者采用低温管程与高温管程间隔排列。

6.根据权利要求1所述的多管程乙烯裂解炉，其特征在于：

所述急冷锅炉(1-7)采用双套管式急冷锅炉或传统式急冷锅炉或浴缸式急冷锅炉或快速急冷锅炉，所述双套管式急冷锅炉包括如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉、二级急冷锅炉。

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