專利名稱：新型排布單程爐管乙烯裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裂解爐，具體涉及用于石油烴裂解生產(chǎn)烯烴的裂解爐。
背景技術(shù)：
在乙烯裝置中，裂解爐是核心設(shè)備(見圖1)。為了盡可能縮短裂解反應(yīng)的停留時(shí)間，同時(shí)又提高裂解深度，裂解爐的輻射盤管(爐管)向短長(zhǎng)度、小直徑的方向發(fā)展，雙程盤管被廣泛采用，單程輻射管業(yè)已用于工業(yè)裝置。
輻射盤管的設(shè)計(jì)是決定裂解選擇性，提高裂解產(chǎn)品烯烴收率和提高對(duì)不同裂解原料適應(yīng)性的關(guān)鍵。改進(jìn)輻射盤管的結(jié)構(gòu)，成為管式裂解爐技術(shù)發(fā)展中最核心的部分。20多年來，相繼出現(xiàn)了單排分支變徑管、混排分支變徑管、不分支變徑管、單程等徑管等不同結(jié)構(gòu)的輻射盤管。
目前主要的乙烯技術(shù)提供商關(guān)于裂解爐輻射盤管方面的技術(shù)如下采用4-1、5-1、6-1等兩程爐管，通常四小組爐管配一臺(tái)急冷(廢熱)鍋爐；采用1-1(U)型爐管，通常一小組或兩小組爐管配一臺(tái)線性急冷(廢熱)鍋爐，全部底部供熱；采用等徑U型或單程爐管，通常兩小組或四小組單程爐管配一臺(tái)線性急冷(廢熱)鍋爐，全部底部供熱；采用2-1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺(tái)急冷(廢熱)鍋爐；目前大多數(shù)公司均采用兩程(18～24m)分支變徑或兩程變徑高選擇性爐管，將停留時(shí)間控制在0.15～0.25s。第一程采用小直徑爐管，利用它比表面積大的特點(diǎn)達(dá)到快速升溫的目的，第二程采用較大直徑的爐管以降低對(duì)結(jié)焦敏感性的影響。所采用的兩程高選擇性輻射段爐管有1-1型(U型)、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等爐管。高選擇性爐管最短停留時(shí)間小于0.1s的單程小直徑爐管(毫秒爐管)，由于它的比表面積最大，升溫速度快，裂解溫度最高，因此選擇性最高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服單程等徑爐管結(jié)焦速度快、1-1型兩程爐管選擇性較差的缺點(diǎn)，及單程爐管吸收熱應(yīng)力差的缺點(diǎn)，并保留各自的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新型排布單程爐管乙烯裂解爐，通過單程變徑爐管改善裂解爐工藝性能；通過變徑爐管中間的彎管段和爐管入口段之前的彎曲連接件，改善爐管受熱后的熱應(yīng)力狀況，避免了爐管彎曲。裂解爐采用這種爐管后，輻射段爐管選擇性得到提高，爐管機(jī)械性能改善，運(yùn)行周期合理。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新型排布單程爐管乙烯裂解爐，該乙烯裂解爐包括高壓汽包1，對(duì)流段2，輻射段爐管3，燃燒器4，輻射段5，急冷鍋爐6；所述的每一個(gè)輻射段爐管3為單程立式變徑爐管，該爐管的出料管口內(nèi)徑大于進(jìn)料管口內(nèi)徑；即爐管為變徑爐管。
多個(gè)輻射段爐管連接在一個(gè)集合管10上，成為一個(gè)爐管束；集合管10布置在爐膛外；所述的裂解爐包括一個(gè)或一個(gè)以上的爐管束；在每一個(gè)爐管束中，集合管10通常是水平布置，即爐管為立式爐管；但也不排除集合管可以垂直布置，即爐管為臥式爐管；特殊情況下，也不排除集合管傾斜布置的可能。
對(duì)于立式爐管，一般將集合管布置在下方，即物料下進(jìn)上出；但必要時(shí)也可以將集合管布置在上方，即物料上進(jìn)下出，例如圖16所示。
在每一個(gè)爐管束中，集合管10連接有多個(gè)分支管11，分支管11與集合管連接的一端為入口端；每一個(gè)分支管11的出口端與連接件12的入口端相連接；分支管至少2個(gè)，一般是兩個(gè)以上。
所述的連接件12包括至少一個(gè)彎管或彎頭；每一個(gè)連接件12的出口端均連接直管13的入口端，直管13的出口端連接單程變徑爐管20；一般情況下，分支管11連接在集合管10的一側(cè)，連接件12具有一個(gè)彎管使物料管拐彎，如圖3、圖5所示的情況，這個(gè)彎曲部分能吸收熱膨脹引起的應(yīng)力。但也不排除分支管連接在水平布置集合管的上方或下方，此時(shí)連接件12可以包含多個(gè)彎管以及一些直管段，使物料管從集合管上方、下方伸出后，先拐向水平，再拐向上方，而這些彎曲部分同樣能起到吸收熱應(yīng)力的作用，例如圖17所示。對(duì)于垂直布置的集合管，分支管也可以有相應(yīng)的不同伸出方式。因此，分支管從何處伸出集合管，最終都要經(jīng)過連接件的至少一次彎曲后，才接到單程變徑爐管上，這些彎曲部分的作用就是吸收熱應(yīng)力。
所述的單程變徑爐管20包括輻射爐管入口段121、彎管段30、輻射爐管出口段140；輻射爐管入口段121通過彎管段30與輻射爐管出口段140連接；每一個(gè)輻射段爐管的出口段中心線與該爐管的入口段中心線平行；此處所稱的平行是指工程意義上的平行，不是數(shù)學(xué)意義上的嚴(yán)格平行，由于工程上的安裝誤差以及使用狀態(tài)下的熱變形，每一個(gè)輻射段爐管的出口段中心線與該爐管的入口段中心線實(shí)際上可能略有一點(diǎn)夾角，這與本發(fā)明的技術(shù)方案仍是等同的。
從每一個(gè)輻射段爐管的出口段中心線指向該爐管入口段中心線的矢量方向，稱為該爐管的彎曲方向。即該彎曲方向相當(dāng)于一個(gè)箭頭，它垂直于爐管出口段中心線，從出口段中心線指向入口段中心線的延長(zhǎng)線，同時(shí)在工程上也垂直于爐管入口段中心線的延長(zhǎng)線。
在同一個(gè)爐管束中，每一個(gè)輻射段爐管的出口段的中心線相互平行且均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為該爐管束的爐管平面。此處所稱的平行也是指工程意義上的平行而非數(shù)學(xué)意義上的平行。
在工業(yè)應(yīng)用中，爐管排布還可以有各種具體優(yōu)選方案在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的入口段中心線均位于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為該爐管束的入口段平面，所述的爐管入口段平面在爐管平面的集合管側(cè)或非集合管側(cè)。圖3、圖4是爐管入口段平面在爐管平面的集合管側(cè)的一種情況，此時(shí)每一個(gè)爐管的彎曲方向與爐管平面垂直并指向集合管一側(cè)。圖5、圖6是爐管入口段平面在爐管平面的非集合管側(cè)的一種情況，此時(shí)每一個(gè)爐管的彎曲方向與爐管平面垂直并指向非集合管一側(cè)。但爐管入口段平面在爐管平面的集合管側(cè)并不限于圖3、圖4表示的情況；同樣，爐管入口段平面在爐管平面的非集合管側(cè)也不限于圖5、圖6表示的情況。
在每一個(gè)爐管束中所有第奇數(shù)個(gè)爐管的入口段中心線均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為奇數(shù)管平面；所有第偶數(shù)個(gè)爐管的入口段中心線也均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為偶數(shù)管平面；所述的奇數(shù)管平面和偶數(shù)管平面分別位于爐管平面的兩側(cè)。圖7、圖8是奇數(shù)管平面和偶數(shù)管平面分別位于爐管平面兩側(cè)的一種情況，此時(shí)所有爐管的彎曲方向與爐管平面垂直，并且按照奇偶數(shù)依次分別指向集合管一側(cè)、非集合管一側(cè)，即相鄰爐管的彎曲方向是交錯(cuò)的。同樣不限于圖7、圖8表示的情況。
在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面平行，并指向同一個(gè)方向；每一個(gè)爐管的入口段中心線均處于爐管平面內(nèi)。在該爐管束的爐管平面內(nèi)，同一個(gè)爐管的出口段中心線與入口段中心線相鄰。兩個(gè)管束組合時(shí)，每一個(gè)爐管的彎曲方向可以是相同或相反。即圖9、圖10、圖11表示的情況，此時(shí)所有爐管的彎曲方向與集合管中心線基本處于平行狀態(tài)。
對(duì)于單程變徑爐管，可以有多種不同方式變徑。例如可以是連續(xù)變徑，也可以是階梯式變徑。
一次階梯式變徑的方式是所述的輻射爐管入口段121是等徑直管；所述的輻射爐管出口段140包括直爐管41、變徑管42、出口直管49；所述的直爐管41、出口直管49均是等徑直管；直爐管41的入口端管口固定連接彎管段30的出口端管口，直爐管41的出口端管口固定連接變徑管42的入口端管口；變徑管42的出口端管口固定連接出口直管49的入口端管口；輻射爐管入口段121、彎管段30和直爐管41的內(nèi)徑均與變徑管42入口端管口內(nèi)徑相同；變徑管42出口端管口內(nèi)徑大于變徑管42入口端管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管42出口端管口內(nèi)徑相同。
即如圖12表示的變徑方式。
還可以有多次階梯式變徑的方式，在一次階梯式變徑的基礎(chǔ)上所述的輻射爐管出口段140還包括1至4個(gè)變徑管；即采用二次、三次、四次、五次的階梯式變徑方式。
所述的輻射爐管出口段140中，相鄰的兩個(gè)變徑管之間有一個(gè)直管段，自直爐管41到出口直管49，每一個(gè)直管段的內(nèi)徑依次增加；每一個(gè)變徑管的管口內(nèi)徑等于與該管口相連接的直管段內(nèi)徑。
根據(jù)需要還可以采取六次、七次、八次、九次，以致更多次的階梯式變徑方式?；蛘邔㈦A梯式變徑與連續(xù)變徑結(jié)合在一起，一部分爐管采用階梯變徑，一部分爐管采用連續(xù)變徑?？傊?，只要物料下游的爐管內(nèi)徑大于等于上游爐管內(nèi)徑，實(shí)質(zhì)上都是本發(fā)明技術(shù)方案的一種選擇。
裂解爐的爐管參數(shù)可以進(jìn)一步優(yōu)化所述的每一個(gè)輻射段爐管的出口端管口內(nèi)徑與該爐管入口端管口內(nèi)徑之比的范圍是大于1，小于等于1.4。
所述的輻射段爐管的入口端管口內(nèi)徑的范圍是25mm至50mm。優(yōu)選入口端管口內(nèi)徑的范圍是35mm至45mm。
所述的輻射段爐管的出口端管口內(nèi)徑的范圍是35mm至65mm。優(yōu)選出口端管口內(nèi)徑的范圍是45mm至60mm。
為了增強(qiáng)傳熱效果，還可以在所述的輻射段爐管中采用強(qiáng)化傳熱元件。強(qiáng)化傳熱元件可以是各種公知或不公知的元件，如螺旋片內(nèi)插件、扭帶內(nèi)插件、交叉鋸齒形內(nèi)插件、線圈芯體內(nèi)插件、繞花絲多孔體、球狀基體內(nèi)插件等，以利于傳熱。也可以在爐管的不同部分分別加入不同的強(qiáng)化傳熱元件。
在工程上一般多采用集合管水平布置在下方，即單程立式爐管的技術(shù)方案，進(jìn)一步優(yōu)化的一系列技術(shù)方案如下在每一個(gè)爐管束中，集合管10水平布置，在每一個(gè)集合管10的一側(cè)連接有多個(gè)水平的分支管11，每一個(gè)分支管11的另一端均連接一個(gè)連接件12；此時(shí)水平分支管的含義是指分支管不是垂直的，也不是大角度傾斜的，而不是指數(shù)學(xué)上的水平概念，在工程中根據(jù)分支管的長(zhǎng)度允許有一定的傾斜角，一般情況下，分支管與水平面的傾斜角不超過正負(fù)15度。
所述的連接件12是彎管或彎頭，彎向上方；連接件12的上端連接直管13，直管13的上端連接單程變徑爐管20；所述的單程變徑爐管20包括輻射爐管下段21、彎管段30、輻射爐管上段40；輻射爐管下段21的上管口固定連接彎管段30的下管口，彎管段30的上管口固定連接輻射爐管上段40的下管口；所述的彎管段30的下管口中心線與輻射爐管下段21的中心線重合，該中心線稱為下段中心線；彎管段30的上管口中心線與輻射爐管上段40的中心線重合，該中心線稱為上段中心線；所述的上段中心線與下段中心線是鉛直平行線，兩線間隔一定的距離；從上段中心線指向下段中心線的水平矢量方向，稱為該爐管的彎曲方向；由于出口段中心線與入口段中心線基本平行，因此彎管段30實(shí)際上至少要包括兩個(gè)彎曲段，在主視圖上看，沿物料走向，即從下向上，如果第一個(gè)彎曲段使?fàn)t管向左產(chǎn)生彎曲，即第一個(gè)彎曲段的曲率半徑中心點(diǎn)在爐管的左側(cè)；則第二個(gè)彎曲段應(yīng)該使?fàn)t管向右產(chǎn)生彎曲，即第二個(gè)彎曲段的曲率半徑中心點(diǎn)在爐管的右側(cè)，這樣才能使?fàn)t管重新彎曲到向上的方向。當(dāng)然在兩個(gè)彎曲段之間可以有一個(gè)直管段，如果需要時(shí)，也可以包括更多的彎曲段和直管段，逐漸改變爐管的彎曲走向，甚至可以交替向左右彎曲，只要最終重新彎回到向上的方向即可。
在同一個(gè)爐管束中，每一個(gè)輻射段爐管的上段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為該爐管束的爐管平面，集合管位于所述的爐管平面的一側(cè)；集合管所在一側(cè)稱為爐管平面的集合管側(cè)，另一側(cè)稱為爐管平面的非集合管側(cè)。
以上和以下所稱的平行、水平和鉛直概念，都是指工程意義上的概念，不是數(shù)學(xué)意義上的概念，根據(jù)工程需要，在設(shè)計(jì)、安裝、使用中允許有一定的誤差。
爐管排布各種具體優(yōu)選方案彎曲方向?yàn)榧瞎軅?cè)的技術(shù)方案，如圖3b、圖4b所示在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，并水平指向爐管平面的集合管側(cè)；每一個(gè)爐管的下段中心線位于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面位于爐管平面的集合管側(cè)。
彎曲方向?yàn)榉羌瞎軅?cè)的技術(shù)方案，如圖5b、圖6b所示在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，并水平指向爐管平面的非集合管側(cè)；每一個(gè)爐管的下段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面位于爐管平面的非集合管側(cè)。
彎曲方向交錯(cuò)的技術(shù)方案，如圖7b、圖8b所示在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，相鄰爐管的彎曲方向分別水平指向爐管平面的兩側(cè)；所有第奇數(shù)個(gè)爐管的下段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為奇數(shù)管平面，所述的奇數(shù)管平面位于爐管平面的集合管側(cè)；所有第偶數(shù)個(gè)爐管的下段中心線也均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為偶數(shù)管平面，所述的偶數(shù)管平面位于爐管平面的非集合管側(cè)。
彎曲方向在爐管平面內(nèi)的技術(shù)方案，如圖9b、圖10、圖11b所示
在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面平行，并水平指向同一個(gè)方向；每一個(gè)爐管的下段中心線均處于爐管平面內(nèi)；在該爐管束的爐管平面內(nèi)，同一個(gè)爐管的上段中心線與下段中心線相鄰。
爐管的具體變徑形式可以是一次變徑所述的輻射爐管下段21是等徑直管；所述的輻射爐管上段40包括直爐管41、變徑管42、出口直管49；所述的直爐管41、出口直管49均是等徑直管；直爐管41的下管口固定連接彎管段30的上管口，直爐管41的上管口固定連接變徑管42的下管口；變徑管42的上管口固定連接出口直管49的下管口；輻射爐管下段21、彎管段30和直爐管41的內(nèi)徑均與變徑管42下管口內(nèi)徑相同；變徑管42上管口內(nèi)徑大于變徑管42下管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管42上管口內(nèi)徑相同。具體示例見圖12b。
爐管的具體變徑形式還可以是二次變徑所述的輻射爐管上段40還包括直爐管43、變徑管44；所述的直爐管43是等徑直管；直爐管43的下管口固定連接變徑管42的上管口，直爐管43的上管口固定連接變徑管44的下管口；變徑管44的上管口固定連接出口直管49的下管口；直爐管43的內(nèi)徑均與變徑管44下管口內(nèi)徑相同；變徑管44上管口內(nèi)徑大于變徑管44下管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管44上管口內(nèi)徑相同。具體示例見圖13。
爐管的具體變徑形式還可以是三次變徑所述的輻射爐管上段40還包括直爐管45、變徑管46；所述的直爐管45是等徑直管；直爐管45的下管口固定連接變徑管44的上管口，直爐管45的上管口固定連接變徑管46的下管口；變徑管46的上管口固定連接出口直管49的下管口；直爐管45的內(nèi)徑均與變徑管46下管口內(nèi)徑相同；變徑管46上管口內(nèi)徑大于變徑管46下管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管46上管口內(nèi)徑相同。具體示例見圖14。
爐管的具體變徑形式還可以是四次變徑所述的輻射爐管上段40還包括直爐管47、變徑管48；所述的直爐管47是等徑直管；直爐管47的下管口固定連接變徑管46的上管口，直爐管47的上管口固定連接變徑管48的下管口；變徑管48的上管口固定連接出口直管49的下管口；直爐管47的內(nèi)徑均與變徑管48下管口內(nèi)徑相同；變徑管48上管口內(nèi)徑大于變徑管48下管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管48上管口內(nèi)徑相同。具體示例見圖15。
裂解爐的爐管參數(shù)可以進(jìn)一步優(yōu)化所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑與下端進(jìn)料管口內(nèi)徑之比的范圍是大于1，小于等于1.4。
所述的輻射段爐管的下端進(jìn)料管口內(nèi)徑的范圍是25mm至50mm，優(yōu)選35mm至45mm。
所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑的范圍是35mm至65mm，優(yōu)選45mm至60mm。
在所述的輻射段爐管中采用強(qiáng)化傳熱元件。強(qiáng)化傳熱元件可以是各種公知或不公知的元件，如螺旋片內(nèi)插件、扭帶內(nèi)插件、交叉鋸齒形內(nèi)插件、線圈芯體內(nèi)插件、繞花絲多孔體、球狀基體內(nèi)插件等，以利于傳熱。也可以在爐管的不同部分分別加入不同的強(qiáng)化傳熱元件。
在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明的裂解爐的具體參數(shù)，如爐管的長(zhǎng)度、管徑、爐管數(shù)量等，根據(jù)原料性質(zhì)、裂解爐能力等條件確定。
本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是(1)采用單程變徑爐管；(2)在單程變徑爐管的中間有彎管段；(3)在集合管與單程變徑爐管入口段之間至少有一個(gè)彎曲段。通過變徑爐管改善了裂解爐的工藝條件，尤其是通過中間的彎管段和入口前的彎曲部分，使?fàn)t管在受熱時(shí)能夠吸收熱膨脹，減少熱應(yīng)力，大幅改善了爐管的機(jī)械性能。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明比現(xiàn)有單程等徑爐管有更長(zhǎng)的運(yùn)行周期，有高于兩程爐管的乙烯收率。裂解爐采用這種爐管后，爐管機(jī)械性能改善，減少熱應(yīng)力，乙烯收率比兩程管提高1％以上。本發(fā)明的爐管構(gòu)型具有運(yùn)轉(zhuǎn)周期適中、裂解選擇性高、輻射段爐膛小的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是乙烯裂解爐示意圖。
圖2是單程變徑爐管示意圖。
圖3是彎曲方向?yàn)榧瞎軅?cè)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖3b是立式爐管的彎曲方向?yàn)榧瞎軅?cè)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖4是彎曲方向?yàn)榧瞎軅?cè)的爐管束俯視示意圖。
圖4b是立式爐管的彎曲方向?yàn)榧瞎軅?cè)的爐管束俯視示意圖。
圖5是彎曲方向?yàn)榉羌瞎軅?cè)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖5b是立式爐管的彎曲方向?yàn)榉羌瞎軅?cè)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖6是彎曲方向?yàn)榉羌瞎軅?cè)的爐管束俯視示意圖。
圖6b是立式爐管的彎曲方向?yàn)榉羌瞎軅?cè)的爐管束俯視示意圖。
圖7是彎曲方向交錯(cuò)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖7b是立式爐管的彎曲方向交錯(cuò)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖8是彎曲方向交錯(cuò)的爐管束俯視示意圖。
圖8b是立式爐管的彎曲方向交錯(cuò)的爐管束俯視示意圖。
圖9是彎曲方向在爐管平面內(nèi)的爐管束主視示意圖。
圖9b是立式爐管的彎曲方向在爐管平面內(nèi)的爐管束主視示意圖。
圖10是彎曲方向在爐管平面內(nèi)的爐管束俯視示意圖。
圖11是彎曲方向在爐管平面內(nèi)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖11b是立式爐管的彎曲方向在爐管平面內(nèi)的爐管束側(cè)視示意圖。
圖12是一次變徑的爐管示意圖。
圖12b是立式爐管的一次變徑的爐管示意圖。
圖13是立式爐管的兩次變徑的爐管示意圖。
圖14是立式爐管的三次變徑的爐管示意圖。
圖15是立式爐管的四次變徑的爐管示意圖。
圖16是集合管在上方的爐管束側(cè)視示意圖。
圖17是連接件含有多個(gè)彎頭的爐管側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限制，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
一種新型排布單程爐管乙烯裂解爐，該乙烯裂解爐包括高壓汽包1，對(duì)流段2，輻射段爐管3，燃燒器4，輻射段5，急冷鍋爐6；所述的每一個(gè)輻射段爐管3為單程立式變徑爐管，該爐管的上端出料管口內(nèi)徑大于下端進(jìn)料管口內(nèi)徑；即爐管為變徑爐管。
24個(gè)輻射段爐管連接在一個(gè)集合管10上，成為一個(gè)爐管束；集合管10布置在爐膛外；所述的裂解爐包括4個(gè)爐管束；在每一個(gè)爐管束中，集合管10水平布置，在每一個(gè)集合管10的一側(cè)連接有多個(gè)水平的分支管11，每一個(gè)分支管11的另一端均連接一個(gè)連接件12；所述的連接件12是彎管或彎頭，彎向上方；以便連接上面的爐管。
連接件12的上端連接直管13，直管13的上端連接單程變徑爐管20；直管13是布置在爐底的外面，單程變徑爐管20位于爐膛內(nèi)。
所述的單程變徑爐管20包括輻射爐管下段21、彎管段30、輻射爐管上段40；輻射爐管下段21的上管口固定連接彎管段30的下管口，彎管段30的上管口固定連接輻射爐管上段40的下管口；所述的彎管段30的下管口中心線與輻射爐管下段21的中心線重合，該中心線稱為下段中心線；彎管段30的上管口中心線與輻射爐管上段40的中心線重合，該中心線稱為上段中心線；所述的上段中心線與下段中心線是鉛直平行線，兩線間隔一定的距離；從上段中心線指向下段中心線的水平矢量方向，稱為該爐管的彎曲方向；在同一個(gè)爐管束中，每一個(gè)輻射段爐管的上段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為該爐管束的爐管平面，集合管位于所述的爐管平面的一側(cè)；集合管所在一側(cè)稱為爐管平面的集合管側(cè)，另一側(cè)稱為爐管平面的非集合管側(cè)。
在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，并水平指向爐管平面的集合管側(cè)；每一個(gè)爐管的下段中心線位于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面位于爐管平面的集合管側(cè)。
所述的輻射爐管下段21是等徑直管；所述的輻射爐管上段40包括直爐管41、變徑管42、出口直管49；所述的直爐管41、出口直管49均是等徑直管；直爐管41的下管口固定連接彎管段30的上管口，直爐管41的上管口固定連接變徑管42的下管口；變徑管42的上管口固定連接出口直管49的下管口；輻射爐管下段21、彎管段30和直爐管41的內(nèi)徑均與變徑管42下管口內(nèi)徑相同；變徑管42上管口內(nèi)徑大于變徑管42下管口內(nèi)徑；出口直管49的內(nèi)徑與變徑管42上管口內(nèi)徑相同。
所述的輻射段爐管的下端進(jìn)料管口內(nèi)徑是33mm～37mm。
所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑是38mm～42mm。
爐管間距92mm～102mm，爐膛高度13米，寬度3米，長(zhǎng)度10.7米。
在所述的輻射段爐管中采用強(qiáng)化傳熱元件。強(qiáng)化傳熱元件是螺旋片內(nèi)插件。
權(quán)利要求
1新型排布單程爐管乙烯裂解爐，該乙烯裂解爐包括高壓汽包[1]，對(duì)流段[2]，輻射段爐管[3]，燃燒器[4]，輻射段[5]，急冷鍋爐[6]；其特征是所述的每一個(gè)輻射段爐管[3]為單程變徑爐管，該爐管的出料管口內(nèi)徑大于進(jìn)料管口內(nèi)徑；多個(gè)輻射段爐管連接在一個(gè)集合管[10]上，成為一個(gè)爐管束；集合管[10]布置在爐膛外；所述的裂解爐包括一個(gè)或一個(gè)以上的爐管束；在每一個(gè)爐管束中，集合管[10]連接有多個(gè)分支管[11]，分支管[11]與集合管連接的一端為入口端；每一個(gè)分支管[11]的出口端與連接件[12]的入口端相連接；所述的連接件[12]包括至少一個(gè)彎管或彎頭；每一個(gè)連接件[12]的出口端均連接直管[13]的入口端，直管[13]的出口端連接單程變徑爐管[20]；所述的單程變徑爐管[20]包括輻射爐管入口段[121]、彎管段[30]、輻射爐管出口段[140]；輻射爐管入口段[121]通過彎管段[30]與輻射爐管出口段[140]連接；每一個(gè)輻射段爐管的出口段中心線與該爐管的入口段中心線平行；在同一個(gè)爐管束中，每一個(gè)輻射段爐管的出口段的中心線相互平行且均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為該爐管束的爐管平面。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的入口段中心線均位于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為該爐管束的入口段平面，所述的爐管入口段平面在爐管平面的集合管側(cè)或非集合管側(cè)。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中所有第奇數(shù)個(gè)爐管的入口段中心線均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為奇數(shù)管平面；所有第偶數(shù)個(gè)爐管的入口段中心線也均處于一個(gè)平面內(nèi)，該平面稱為偶數(shù)管平面；所述的奇數(shù)管平面和偶數(shù)管平面分別位于爐管平面的兩側(cè)。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面平行，并指向同一個(gè)方向；每一個(gè)爐管的入口段中心線均處于爐管平面內(nèi)。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管入口段[121]是等徑直管；所述的輻射爐管出口段[140]包括直爐管[41]、變徑管[42]、出口直管[49]；所述的直爐管[41]、出口直管[49]均是等徑直管；直爐管[41]的入口端管口固定連接彎管段[30]的出口端管口，直爐管[41]的出口端管口固定連接變徑管[42]的入口端管口；變徑管[42]的出口端管口固定連接出口直管[49]的入口端管口；輻射爐管入口段[121]、彎管段[30]和直爐管[41]的內(nèi)徑均與變徑管[42]入口端管口內(nèi)徑相同；變徑管[42]出口端管口內(nèi)徑大于變徑管[42]入口端管口內(nèi)徑；出口直管[49]的內(nèi)徑與變徑管[42]出口端管口內(nèi)徑相同。
6根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管出口段[140]還包括1至4個(gè)變徑管；所述的輻射爐管出口段[140]中，相鄰的兩個(gè)變徑管之間有一個(gè)直管段，自直爐管[41]到出口直管[49]，每一個(gè)直管段的內(nèi)徑依次增加；每一個(gè)變徑管的管口內(nèi)徑等于與該管口相連接的直管段內(nèi)徑。
7根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的每一個(gè)輻射段爐管的出口端管口內(nèi)徑與該爐管入口端管口內(nèi)徑之比的范圍是大于1，小于等于1.4。
8根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的入口端管口內(nèi)徑的范圍是25mm至50mm。
9根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的入口端管口內(nèi)徑的范圍是35mm至45mm。
10根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的出口端管口內(nèi)徑的范圍是35mm至65mm。
11根據(jù)權(quán)利要求10所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的出口端管口內(nèi)徑的范圍是45mm至60mm。
12根據(jù)權(quán)利要求1至6、9、11中任一項(xiàng)所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在所述的輻射段爐管中采用強(qiáng)化傳熱元件。
13根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中，集合管[10]水平布置，在每一個(gè)集合管[10]的一側(cè)連接有多個(gè)水平的分支管[11]，每一個(gè)分支管[11]的另一端均連接一個(gè)連接件[12]；所述的連接件[12]是彎管或彎頭，彎向上方；連接件[12]的上端連接直管[13]，直管[13]的上端連接單程變徑爐管[20]；所述的單程變徑爐管[20]包括輻射爐管下段[21]、彎管段[30]、輻射爐管上段[40]；輻射爐管下段[21]的上管口固定連接彎管段[30]的下管口，彎管段[30]的上管口固定連接輻射爐管上段[40]的下管口；所述的彎管段[30]的下管口中心線與輻射爐管下段[21]的中心線重合，該中心線稱為下段中心線；彎管段[30]的上管口中心線與輻射爐管上段[40]的中心線重合，該中心線稱為上段中心線；所述的上段中心線與下段中心線是鉛直平行線，兩線間隔一定的距離；從上段中心線指向下段中心線的水平矢量方向，稱為該爐管的彎曲方向；在同一個(gè)爐管束中，每一個(gè)輻射段爐管的上段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為該爐管束的爐管平面，集合管位于所述的爐管平面的一側(cè)；集合管所在一側(cè)稱為爐管平面的集合管側(cè)，另一側(cè)稱為爐管平面的非集合管側(cè)。
14根據(jù)權(quán)利要求13所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，并水平指向爐管平面的集合管側(cè)；每一個(gè)爐管的下段中心線位于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面位于爐管平面的集合管側(cè)。
15根據(jù)權(quán)利要求13所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，并水平指向爐管平面的非集合管側(cè)；每一個(gè)爐管的下段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面位于爐管平面的非集合管側(cè)。
16根據(jù)權(quán)利要求13所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面垂直，相鄰爐管的彎曲方向分別水平指向爐管平面的兩側(cè)；所有第奇數(shù)個(gè)爐管的下段中心線均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為奇數(shù)管平面，所述的奇數(shù)管平面位于爐管平面的集合管側(cè)；所有第偶數(shù)個(gè)爐管的下段中心線也均處于一個(gè)鉛垂面內(nèi)，該鉛垂面稱為偶數(shù)管平面，所述的偶數(shù)管平面位于爐管平面的非集合管側(cè)。
17根據(jù)權(quán)利要求13所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在每一個(gè)爐管束中每一個(gè)爐管的彎曲方向，均與爐管平面平行，并水平指向同一個(gè)方向；每一個(gè)爐管的下段中心線均處于爐管平面內(nèi)；在該爐管束的爐管平面內(nèi)，同一個(gè)爐管的上段中心線與下段中心線相鄰。
18根據(jù)權(quán)利要求13所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管下段[21]是等徑直管；所述的輻射爐管上段[40]包括直爐管[41]、變徑管[42]、出口直管[49]；所述的直爐管[41]、出口直管[49]均是等徑直管；直爐管[41]的下管口固定連接彎管段[30]的上管口，直爐管[41]的上管口固定連接變徑管[42]的下管口；變徑管[42]的上管口固定連接出口直管[49]的下管口；輻射爐管下段[21]、彎管段[30]和直爐管[41]的內(nèi)徑均與變徑管[42]下管口內(nèi)徑相同；變徑管[42]上管口內(nèi)徑大于變徑管[42]下管口內(nèi)徑；出口直管[49]的內(nèi)徑與變徑管[42]上管口內(nèi)徑相同。
19根據(jù)權(quán)利要求18所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管上段[40]還包括直爐管[43]、變徑管[44]；所述的直爐管[43]是等徑直管；直爐管[43]的下管口固定連接變徑管[42]的上管口，直爐管[43]的上管口固定連接變徑管[44]的下管口；變徑管[44]的上管口固定連接出口直管[49]的下管口；直爐管[43]的內(nèi)徑均與變徑管[44]下管口內(nèi)徑相同；變徑管[44]上管口內(nèi)徑大于變徑管[44]下管口內(nèi)徑；出口直管[49]的內(nèi)徑與變徑管[44]上管口內(nèi)徑相同。
20根據(jù)權(quán)利要求19所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管上段[40]還包括直爐管[45]、變徑管[46]；所述的直爐管[45]是等徑直管；直爐管[45]的下管口固定連接變徑管[44]的上管口，直爐管[45]的上管口固定連接變徑管[46]的下管口；變徑管[46]的上管口固定連接出口直管[49]的下管口；直爐管[45]的內(nèi)徑均與變徑管[46]下管口內(nèi)徑相同；變徑管[46]上管口內(nèi)徑大于變徑管[46]下管口內(nèi)徑；出口直管[49]的內(nèi)徑與變徑管[46]上管口內(nèi)徑相同。
21根據(jù)權(quán)利要求20所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射爐管上段[40]還包括直爐管[47]、變徑管[48]；所述的直爐管[47]是等徑直管；直爐管[47]的下管口固定連接變徑管[46]的上管口，直爐管[47]的上管口固定連接變徑管[48]的下管口；變徑管[48]的上管口固定連接出口直管[49]的下管口；直爐管[47]的內(nèi)徑均與變徑管[48]下管口內(nèi)徑相同；變徑管[48]上管口內(nèi)徑大于變徑管[48]下管口內(nèi)徑；出口直管[49]的內(nèi)徑與變徑管[48]上管口內(nèi)徑相同。
22根據(jù)權(quán)利要求13至21之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑與下端進(jìn)料管口內(nèi)徑之比的范圍是大于1，小于等于1.4。
23根據(jù)權(quán)利要求13至21之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的下端進(jìn)料管口內(nèi)徑的范圍是25mm至50mm。
24根據(jù)權(quán)利要求23所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的下端進(jìn)料管口內(nèi)徑的范圍是35mm至45mm。
25根據(jù)權(quán)利要求13至21之一所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑的范圍是35mm至65mm。
26根據(jù)權(quán)利要求25所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是所述的輻射段爐管的上端出料管口內(nèi)徑的范圍是45mm至60mm。
27根據(jù)權(quán)利要求13至21、24、26中任一項(xiàng)所述的新型排布單程爐管乙烯裂解爐，其特征是在所述的輻射段爐管中采用強(qiáng)化傳熱元件。
全文摘要
新型排布單程爐管乙烯裂解爐，涉及裂解爐，具體涉及用于石油烴裂解生產(chǎn)烯烴的裂解爐。包括高壓汽包，對(duì)流段，輻射段爐管，燃燒器，輻射段，急冷鍋爐。單程變徑立式爐管的出料管口內(nèi)徑大于進(jìn)料管口內(nèi)徑，爐管中間有彎管段，爐管與集合管之間有彎頭。多個(gè)爐管連接在一個(gè)集合管上成為一個(gè)爐管束。本發(fā)明用于乙烯生產(chǎn)裝置中。
文檔編號(hào)C07C4/00GK101062881SQ20071009770
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者何細(xì)藕, 李昌力, 陳碩, 張利軍, 邵晨, 許士興, 孫向軍, 巴海鵬, 郭玉萍, 李光 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化工程建設(shè)公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院