CN203653493U - 一种双辐射段乙烯裂解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双辐射段乙烯裂解炉，属于石油化工领域。本装置在两个辐射段上方设有一个对流段，在对流段内设有多段与烟气换热的对流盘管；在两个辐射段和对流段之间设有过渡烟道区，所述过渡烟道区的上部和底部均采用梯形结构，所述过渡烟道区是上部和底部的梯形结构的腰和两个梯形结构的顶边之间的区域。本实用新型装置在两侧均正常运行时能够避免涡流、偏流现象的发生，在一侧正常运行、另一侧烧焦时能够使来自两侧辐射段的高温烟气尽量少混合，避免对设备的损害，延长装置的运行周期。本实用新型装置能够作为蒸汽裂解制乙烯的大型裂解炉，能够满足工程应用的需要。

Description

一种双辐射段乙烯裂解炉

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种双辐射段乙烯裂解炉，用于适用于石油烃类蒸汽裂解法制乙烯。 

背景技术

乙烯技术是石油化工的龙头技术，其技术水平的高低被看作是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。自20世纪90年代中期以来，世界乙烯装置的大型化呈现加速态势。作为乙烯装置的核心设备，裂解炉技术的发展在乙烯技术的持续进步中起着举足轻重的作用。随着乙烯装置规模的扩大，必然要求大型化的裂解炉予以适应和匹配。 

除了传统上单辐射段提高裂解炉处理能力的手段：增加辐射段炉管数量、延长辐射段炉膛的长度以外，另一个重要的措施是通过增加裂解炉辐射段的数量来实现大型化的目的。双辐射段乙烯裂解炉具有节省投资、便于操作和维修以及容易实现优化控制等优点，得以广泛应用，常规设计的双辐射段乙烯裂解炉如图1所示。 

双辐射段乙烯裂解炉除了能大幅提高原料处理能力之外，还可以实现两个辐射段同时裂解不同原料或一个辐射段炉膛在运行、另一个在烧焦或热备。常规设计的双炉膛裂解炉，由于来自两个辐射段的烟气流量、温度和压力无法达到一样，存在一些问题，当正常操作时从两个辐射段流入的高温烟气由于条件的差异性，造成在过渡烟道区内碰撞并形成涡流区域(如图2所示)，使得对流段换热管排受热不均匀，影响操作的稳定性；当一侧正常操作，另一侧烧焦或者热备时，两侧高温烟气的差异性增大，造成烟气在过渡烟道区内偏流现象产生，使得对流段换热管排局部过热，缩短设备的使用寿命，影响长稳满运转。 

为了适应双辐射段乙烯裂解炉在分炉膛裂解、分炉膛烧焦时两个辐射段的供热负荷的差异、并实现优化控制及长、稳、满运转的实际要求，需要对包括供热、辐射段结构、对流段盘管布置及过渡烟道区进行相应的研究和优化设计，以确保不同裂解原料、不同裂解条件下裂解炉操作性能始终处于最佳和可控状态，从而延长炉管的使用寿命，降低装置的物耗及能耗，保持装置技术先进性及操作灵活性。 

对于双辐射段乙烯裂解炉，其过渡烟道区结构的优化，有利于克服从两个辐射段流入对流段的高温烟气之间存在相互影响，尤其是在一个辐射段炉膛正常操作而另一侧进行烧焦操作时，两侧操作条件差异较大而引起明显的涡流及偏流现象发生和导致对流段换热管超温。 

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，提供一种双辐射段乙烯裂解炉，降低甚至避免高温烟气在过渡烟道区内及对流段下部流动的涡流和偏流现象的出现，提高双辐射段乙烯裂解炉对不同操作工况差异性的适应能力，并确保裂解炉的长周期安全稳定运转。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种双辐射段乙烯裂解炉，包括两个辐射段，在两个辐射段上方设有一个对流段，在对流段内设有多段与烟气换热的对流盘管；两个辐射段和对流段之间设有过渡烟道区； 

所述过渡烟道区的上部和底部均采用梯形结构，所述过渡烟道区是上部和底部的梯形结构的腰和两个梯形结构的顶边之间的区域。在两个辐射段与对流段间以梯形过渡烟道区连接，在两侧辐射段均正常运行时确保高温烟气没有涡流、偏流现象的出现；在一侧正常运行、另一侧烧焦时确保高温烟气没有混合或延缓混合。 

所述过渡烟道区的上部梯形结构为两个辐射段的炉顶与对流段的连接部 分，该连接部分的纵截面为等腰梯形，即连接辐射段的炉顶与对流段的侧墙的连接面为等腰梯形的两个腰，与辐射段的炉顶连接的两个点的连线为等腰梯形的底边、与对流段的侧墙连接的两个点的连线为等腰梯形的顶边； 

所述顶边的长度为L6(该等腰梯形下底的长和高是根据夹角以及L6和L3来确定的)； 

该等腰梯形的底边距对流段内最下一排对流盘管的下表面的距离为L3，其确定原则为一侧的烟气尽量少的进入另一侧、同时对流段最下一排不受到辐射段的火焰或烟气的热辐射。 

所述过渡烟道区的底部梯形结构为两个辐射段的连接部分，该连接部分的纵截面为等腰梯形，即与辐射段连接的两个点的连线为等腰梯形的底边，该等腰梯形的顶边长为L1，底边长为L5，高为L2。 

所述过渡烟道区的上部等腰梯形的两腰和底部等腰梯形的两腰是分别平行的； 

上部等腰梯形和底部等腰梯形的两腰与水平面的夹角均为25°～55°；所述夹角的具体值视尺寸由L1、L2、L5这三个值即可确定。 

上部等腰梯形的底边和底部等腰梯形的底边之间的距离为L4； 

为了确保来自两个辐射段炉膛的高温烟气在过渡烟道区中各自流道内部不出现漩涡流动，应确保梯形的斜边与辐射段炉顶和对流段烟道衔接面是平行的，其间距取决于流道的流速，流道内的流速小于等于8m／s，即所述L4的取值应确保流道内烟气线速度小于等于8m／s，优选考虑在1m／s到6m／s的范围内，此外根据实际的炉膛尺寸和优化的过渡区结构来确定最优的速度以确保两侧的烟气减少混合，尤其是避免在一侧正常运行而另一侧烧焦时，正常一侧的烟气尽量少进入烧焦侧即避免偏流出现。 

为防止出现偏流和涡流，上部等腰梯形的两个腰与辐射段的炉顶和对流段的侧墙的连接以及底部等腰梯形的两个腰与辐射段侧墙的连接均为圆滑过渡连接，以防止烟气流动的突变，圆滑过渡的结构与过渡区的结构和梯形的腰与底 边的角度有关。 

为了更利于工程实施，同时也不致影响梯形的导流作用，0<L1<L6，优选值为1m≤L1<L6，且L1：L5<1，优选值为L1：L5≤0.8，便于现场施工及维护保养时的人员安全。 

为确保一侧辐射段炉膛正常运行、另一侧处于烧焦状态时，高温烟气接触对流段最下部盘管前尽量少的混合，尺寸L2应根据实际工况进行核算，不能超过核算的临界值。 

在所述辐射段内布置有燃烧器，在辐射段内垂直排布有多组辐射盘管。 

所述双辐射段乙烯裂解炉进一步包括急冷锅炉、高压汽包和引风机。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： 

1)本实用新型提供的双辐射段乙烯裂解炉，通过优化过渡烟道区尺寸，及与辐射段和对流段的衔接角度，对来自两个辐射段的烟气进行导流，可以确保在两个辐射段正常运行时，自两个辐射段流入的烟气进入对流段后无漩涡流动现象出现，避免烟气的相互影响，从而使两个辐射段的操作不相互干扰。 

2)所述的过渡烟道区结构，其结果与现有技术的结果如图2相比，可以确保在一侧辐射段正常运行、另一侧烧焦或热备时，自两个辐射段流入的烟气经过过渡区进入对流段时无漩涡流动出现。 

3)所述的过渡烟道区结构，可以确保在一侧辐射段正常运行、另一侧烧焦或热备时，可以避免操作侧的烟气进入烧焦侧的对流段，防止烧焦或热备侧对流段炉管的过热、超温。 

4)所述的过渡烟道区结构，合理的尺寸设计，便于施工及维护。 

附图说明

图1是常规双辐射段乙烯裂解炉结构示意图； 

图2是常规双辐射段乙烯裂解炉涡流示意图，其中左侧为正常操作工况，右侧为烧焦工况； 

图3是梯形过渡烟道区结构双辐射段乙烯裂解炉示意图； 

附图编号说明： 

①辐射段一；②-辐射段二；③-底部燃烧器；④-侧壁燃烧器；⑤-辐射炉管；⑥-对流段；⑦-过渡烟道区；⑧-急冷锅炉；⑨-高压汽包；⑩-引风机。 

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3所示，本实用新型基于对辐射段、对流段及过渡烟道区的系统研究，提供了一种双辐射段乙烯裂解炉：两个辐射段和对流段间的过渡烟道区⑦的上部和底部均采用梯形结构，烟气流道尺寸的整体优化组合，使得该种双辐射段乙烯裂解炉能够有效现有技术存在的问题，确保裂解炉的长周期安全稳定运转。 

本实用新型的双辐射段乙烯裂解炉包括： 

1)两个辐射段①、②，布置在辐射段内的燃烧器(纯底部燃烧器③或纯侧壁燃烧器④或底侧联合供热③+④，辐射段内垂直排布的多组辐射盘管⑤； 

2)位于辐射段上方的单个对流段⑥，水平排布在对流段内的多组对流盘管； 

3)两个辐射段和对流段之间的过渡烟道区⑦； 

4)急冷锅炉⑧、高压汽包⑨和引风机⑩。 

所述的供热方式可以是纯底部燃烧器③或纯侧壁燃烧器④或底侧联合供热③+④； 

所述的辐射段盘管构型和对流段排布可以根据需要选择确定； 

所述的过渡烟道区⑦的上部和底部均采用梯形结构； 

所述的梯形结构过渡烟道区由尺寸：L1、L2、L3、L4、L5、L6组成； 

本实用新型的一个实施例如下： 

如图3所示，一种双辐射段乙烯裂解炉，该裂解炉包括：辐射段炉膛一、二①、②，辐射炉管⑤，对流段⑥，过渡段烟道区⑦，底部燃烧器③，侧壁燃烧器④，急冷锅炉⑧，高压汽包⑨，引风机⑩。该裂解炉采用2-1型炉管组成， 全炉根据产量来确定炉管组数，供热采用底部和侧壁燃烧器联合供热，底部供热负荷占70％，采用线性急冷锅炉对裂解气进行急冷，一组2-1型炉管与线性急冷锅炉的一根换热管的相连接，多个线性急冷锅炉组成一个急冷锅炉模块。 

该裂解炉两个辐射段与对流段间的过渡烟道区顶部和底部均采用梯形结构，本实施例中L1、L2、L4、L5、L6分别为1200mm、600mm、1560mm、3200mm、1200mm。在分炉膛运行时，该裂解炉确保来自两个辐射段的烟气经过过渡烟道区的导流，降低甚至避免了高温烟气的涡流、偏流现象的发生；在一侧辐射段炉膛正常运行、另一侧处于烧焦状态时，两侧的操作条件差异较大，该梯形结构确保来自两侧辐射段的高温烟气在过渡烟道区及进入对流段下部管排时无混合，或者混合较少，提高对流段盘管对该工况温度场差异性的适应能力，延长对流段炉管的使用寿命，提高分炉运行和分炉烧焦的控制灵活性，保证装置的安全运转。 

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 (9)

1.一种双辐射段乙烯裂解炉，包括两个辐射段，在两个辐射段上方设有一个对流段，在对流段内设有多段与烟气换热的对流盘管；在两个辐射段和对流段之间设有过渡烟道区，其特征在于：所述过渡烟道区的上部和底部均采用梯形结构，所述过渡烟道区是上部和底部的梯形结构的腰和两个梯形结构的顶边之间的区域。

2.根据权利要求1所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：所述过渡烟道区的上部梯形结构为两个辐射段的炉顶与对流段的连接部分，该连接部分的纵截面为等腰梯形，即连接辐射段的炉顶与对流段的侧墙的连接面为等腰梯形的两个腰，与辐射段的炉顶连接的两个点的连线为等腰梯形的底边、与对流段的侧墙连接的两个点的连线为等腰梯形的顶边；

所述顶边的长度为L6；

该等腰梯形的底边距对流段内最下一排对流盘管的下表面的距离为L3。

3.根据权利要求2所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：所述过渡烟道区的底部梯形结构为两个辐射段的连接部分，该连接部分的纵截面为等腰梯形，即与辐射段连接的两个点的连线为等腰梯形的底边，该等腰梯形的顶边长为L1，底边长为L5，高为L2。

4.根据权利要求3所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：所述过渡烟道区的上部等腰梯形的两腰和底部等腰梯形的两腰是分别平行的；

上部等腰梯形和底部等腰梯形的两腰与水平面的夹角均为25°～55°。

5.根据权利要求4所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：上部等腰梯形的底边和底部等腰梯形的底边之间距离为L4；

所述L4的取值要确保流道内烟气线速度小于等于8m／s。

6.根据权利要求5所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：所述L4的取值要确保流道内烟气线速度在1m／s到6m／s的范围内。

7.根据权利要求6所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：上部等腰梯形的两个腰与辐射段的炉顶和对流段的侧墙的连接以及底部等腰梯形与辐射段侧墙的连接均为圆滑过渡连接。

8.根据权利要求7所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：0<L1<L6且L1：L5<1。

9.根据权利要求8所述的双辐射段乙烯裂解炉，其特征在于：1m≤L1<L6且L1：L5≤0.8。

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