專利名稱：一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種石油化工生產(chǎn)中的乙烯裂解爐的輻射爐
管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
石油化工乙烯裝置中所采用的乙烯裂解技術(shù)主要為美國LUMMUS公司、 Stone&Webster 公司、Kellog & Braun Root 公司，歐洲的德國 Linde 公司、Technip (KTI) 公司以及國內(nèi)所開發(fā)的CBL裂解爐。它們的技術(shù)如下美國LUMMUS公司采用4_1、5_1、6_1等兩程爐管，通常四小組爐管配一臺急冷 (廢熱)鍋爐；美國Mone&Webster公司采用U型爐管，通常一小組或兩小組爐管配一臺線性急 冷(廢熱)鍋爐，全部底部供熱；美國Kellog & Braun Root公司采用U型或單程爐管，通常一小組或兩小組U型 爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐、兩小組或四小組單程爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋 爐，全部底部供熱；德國Linde公司采用2_1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺急冷(廢熱)鍋爐；Technip (荷蘭KTI)公司采用2_1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺急冷(廢熱) 鍋爐，采用l-i(u)型爐管，通常一小組或兩小組爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐；國內(nèi)開發(fā)的CBL裂解技術(shù)，采用2-1型和改進2-1型等兩程爐管，對于2_1型可以 配一臺急冷(廢熱)鍋爐，或與線性鍋爐、二級急冷鍋爐相匹配。為使原料消耗大大降低、維持適當(dāng)?shù)倪\轉(zhuǎn)周期和具有較好的原料適應(yīng)性，目前大 多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)均采用兩程(18 24m)分枝變徑或兩程不分支變徑高選擇性爐管，將停留時 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達到快速升溫 的目的，第二程采用較大直徑的爐管以降低對結(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。急冷鍋爐有傳統(tǒng)式(斯密特、包西格)、浴缸式一級急冷鍋爐、二級急冷和線性急 冷鍋爐，線性急冷鍋爐具有運轉(zhuǎn)周期長不需水力清焦的優(yōu)點。能與線性急冷1-1型(U型)爐管具有比表面積大、能與線性急冷鍋爐匹配、具有較好的機械性 能，但運轉(zhuǎn)周期比其他兩程爐管稍差。2-1型爐管具有比表面積大、能與線性急冷鍋爐匹配，但與1-1型(U型)爐管相比 由于第一程管需要通過一個Y型件由兩根管合并為一根管，兩根管在制造和操作中會出現(xiàn) 偏差，合并后的爐管管徑較大，大直徑彎管的柔性比小彎管要差。EP1146105公開了這樣的 爐管結(jié)構(gòu)排布的裂解爐兩程輻射段爐管垂直排列在輻射段爐膛里，一程管和二程管的直 管排列在一個平面里，且一程管布置在一起，二程管布置在一起。一程直管經(jīng)一 Y型管合并 后和二程管分別通過S形管與一個彎管連接。采用4-1、5-1、6_1等構(gòu)型的兩程爐管，通常四小組爐管配一臺急冷(廢熱)鍋爐；爐管采用錯排排列，即第一程管單排、第二程管雙排，且第一、第二程爐管采用特殊的連接 管底平錐型管連接。美國魯姆斯克雷斯特公司在專利CN1067669中公布了其爐管排布，其 入第一程管為6根，第二程管為一根，第一程管在下部通過一集合管與第二程管連接。此種 結(jié)構(gòu)，由于第一程管為多根、第二程管為一根，在爐管受熱膨脹時，第二程管先向下膨脹，第 一程管在第二程管的牽引下向下運動，其中離第二程管遠的受力較小、靠近第二程管的受 力較大，加上下部集合管為剛性連接，第二程管與第一程管之間的膨脹差只能靠設(shè)置在第 一程管入口的平衡系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，這樣的結(jié)果是當(dāng)?shù)谝怀坦軣o法隨第二程管運動時，就會造 成爐管彎曲。2-1型、4-1型等爐管為分支管，第一程管需要合并后與第二程管連接，第一程管 與第二程管之間的連接件設(shè)計是否合理，直接對裂解爐管的機械性能產(chǎn)生影響，也就是說 能否減緩或避免爐管的彎曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種在改善工藝性能的同時，改善 爐管受熱狀況、且機械性能得到改善的輻射爐管，實現(xiàn)提高裂解爐的工藝技術(shù)指標、在線 率，減少操作費用和延長爐管使用壽命，最終實現(xiàn)提高經(jīng)濟效益。通過提出一種新結(jié)構(gòu)的兩 程輻射爐管及其一二程管之間的連接件，來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。具體說來，為了克服1-1型、2-1和4-1等型爐管的缺點，并保留已有的優(yōu)點，本發(fā) 明將2-1型爐管的第一程2根管子的長度延長，在第二程管下部合并，也即保留了 1-1型爐 管的機械性能，工藝性能保留了 2-1的優(yōu)點，這樣一來就把兩者的優(yōu)點結(jié)合在一起。同時， 本發(fā)明將4-1型爐管的第一程2根管在下部先合并，然后在第二程管下部合并，也即保留 了 2-1型爐管的機械性能，工藝性能保留了 4-1的優(yōu)點，這樣一來就把兩者的優(yōu)點結(jié)合在一 起。本發(fā)明的一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐，包括a)至少一個輻射區(qū)；排布在輻射區(qū)內(nèi)的底部燃燒器和/或側(cè)壁燃燒器；輻射區(qū)內(nèi) 垂直排布的多組兩程輻射爐管；b)對流區(qū)；水平配置在對流區(qū)的多組對流爐管；c)輻射區(qū)和對流區(qū)之間的煙道區(qū)；d)急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機；其特征在于所述的輻射爐管為兩程分支變徑輻射爐管；第一程管最終在第二程管下端采用一倒Y型管合并為一根管；第一程爐管1與第二程爐管2之間由對稱彎管與S型彎管的組合形成的空間立體 結(jié)構(gòu)連接件連接。所述的對稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對稱的彎管；所述的S型彎管為一成S型的立體結(jié)構(gòu)件；所述的彎管組合為由一個S型彎管和一個對稱彎管構(gòu)成的組合構(gòu)件。所述的輻射爐管第一程管有偶數(shù)根變徑或不變徑的爐管，第一程爐管布置在第二程管的兩側(cè)或者一側(cè)。在具體實施中，所述的輻射爐管第一程管可以為偶數(shù)根變徑或不變徑的爐管，其中，第一程爐管 可以對稱布置在第二程管的兩側(cè)，每側(cè)可以各布置一半一程管，每一個輻射爐管兩側(cè)的對 稱彎管在同一平面內(nèi)，俯視投影為一直線，且與S型彎管或一程管投影成“Z”型，每側(cè)第一 程管數(shù)量優(yōu)選為2、4、6、8和10根，由于一程管最終在第二程管下部合并，并采用彎管來吸 收與二程管之間的膨脹差，當(dāng)一程管布置在兩側(cè)時爐管受力更加平衡，因此有效地克服了 2-1,4-1型等分支爐管的機械性能上的缺點；另外，第一程爐管集中也可以布置在第二程管的一側(cè)，第一程管數(shù)量優(yōu)選為2、4、 6、8、10、12和16根。所述的輻射爐管第一程管有偶數(shù)根變徑或不變徑的爐管，第一程爐管 集中布置在第二程管的一側(cè)。每一個輻射爐管兩側(cè)的對稱彎管對稱布置在爐管所在平面的 兩側(cè)。由于一程管最終在第二程管下部合并，并采用彎管來吸收與二程管之間的膨脹差，因 此有效地克服了 2-1、4-1型等分支爐管存在的由于一程管膨脹不等而引起的機械性能上 的缺點。所述的第一程爐管內(nèi)徑可以為40 65mm，第二程爐管內(nèi)徑可以為55 130mm，所 述的第一程與第二程管之間的連接管內(nèi)徑為40 90mm。所述的輻射段爐管可以設(shè)置強化傳熱構(gòu)件，如CN1260469所公開的扭曲管，以便 增加吸收輻射熱。所述的一臺裂解爐可以布置一組或多組相同的輻射爐管，每程輻射爐管管徑是可 以分段變徑或連續(xù)變徑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)由于一程管最終在第二程管下部合并，并采用彎管來吸收與二程管之間的膨 脹差，因此有效地克服了 2-1、4-1型等分支爐管存在的由于一程管膨脹不等而引起的機械 性能上的缺點，當(dāng)一程管布置在一程管兩側(cè)時爐管受力更加平衡，最終延長了輻射爐管使 用壽命；(2) 一程管最終在第二程管下部合并與一程管在下端經(jīng)一次合并后再與第二程管 連接相比，由于一程管長度加長，爐管比表面積增加，在裂解深度相同時有利于延長裂解爐 運行周期，在運行周期相同時，有利于提高烯烴收率。


圖IA為現(xiàn)有技術(shù)裂解爐示意IA中，①為輻射段，②為過渡段，③為對流段，④為輻射爐管，⑤為底部燃燒器， ⑥為側(cè)壁燃燒器，⑦為急冷鍋爐，⑧高壓汽包，⑨為引風(fēng)機。圖IB為現(xiàn)有技術(shù)1-1爐管布置2A、圖2B為本發(fā)明的2_1型爐管3為本發(fā)明的4-1型爐管4A為2-1型爐管的一種排列方式(第一程管對稱排列在二程管的兩側(cè))圖4B為2-1型爐管的一種排列方式圖5為本發(fā)明2-1型爐管的一種排布方式(第一程管對稱排列在二程管的兩側(cè))
圖6為本發(fā)明2-1型爐管的一種排布方式(第一程管排列在二程管的一側(cè))圖7為本發(fā)明4-1型爐管的一種排布方式(第一程管對稱排列在二程管的兩側(cè))圖8為Stone&Webster公司在美國申請專利附圖，專利號US6528027圖9為EXXON公司申請的專利附圖，專利號CN1259981圖10為Linde公司在歐洲申請專利附圖，專利號EP1146105圖11為LUMMUS公司在中國申請專利所附圖，專利號CN1067669。
具體實施例方式實施例1如圖4A和圖4B所示，采用兩程2_1型分支變徑爐管，其中第一程爐管布置在第二 程爐管的兩側(cè)，第二程爐管數(shù)量為8根，第一程爐管總數(shù)量為16根，在二程管兩側(cè)各布置8 根。第一程與第二程爐管在同一個平面內(nèi)。每個輻射爐管一、二程爐管間連接件的兩 個相同對稱彎管在同一平面內(nèi)且與爐管平面成一夾角。一組輻射爐管的對稱彎管俯視投影 為一組平行線。二程管兩側(cè)的第一程管處各有一 S彎管向爐管平面外彎出，其俯視投影與 爐管平面的夾角根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置確定。圖4A中所有S彎管俯視投影相 互平行，圖4B中S彎管俯視投影則兩兩相互平行。每一個輻射爐管兩側(cè)的對稱彎管與S型 彎管俯視投影成“Z”型。實施例2如圖5所示，采用2-1型兩程分支變徑爐管，其中第一程爐管布置在第二程爐管的 兩側(cè)，第二程爐管數(shù)量為8根，第一程爐管總數(shù)量為16根，在二程管兩側(cè)各布置8根。第二程爐管處在一個垂直平面內(nèi)，第一程爐管所在兩個平面與第二程爐管所在平 面成一相同夾角并以其為對稱面。每個輻射爐管一、二程管間連接件的兩個相同對稱彎管 在同一平面內(nèi)且與第二程爐管平面成一夾角。一組輻射爐管的對稱彎管俯視投影為一組平 行線。第一程管爐管平面外傾斜，其俯視投影與二程爐管平面垂直、且所有一程管俯視投影 相互平行。每一個輻射爐管兩側(cè)的對稱彎管與一程管投影成“Z”型。其夾角根據(jù)爐膛高度、傾斜開始位置、爐管尺寸及爐管間距等因素確定，圖4A作 為一個特例是在一程爐管下部傾斜，另外一個特例是第一程管的兩個平面與第二程管平面 平行，即一程管上部與第二程管平行。實施例3如圖6所示，采用兩程2-1型分支變徑爐管，其中第一程爐管布置在第二程爐管的 一側(cè)，第二程爐管數(shù)量為8根，第一程爐管總數(shù)量為16根。第一程與第二程爐管在同一個平面內(nèi)。每個輻射爐管一、二程爐管間連接件的兩 個相同對稱彎管所在的兩個平面與第二程爐管平面成一相同夾角并以其為對稱面，其夾角 根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置確定。第一程管有兩個S彎管分別向爐管平面外彎出， 其俯視投影與爐管平面的夾角根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置確定。實施例4如圖7所示，采用兩程4-1型分支變徑爐管，其中第一程爐管布置在第二程爐管的 兩側(cè)，第二程爐管數(shù)量為4根，第一程爐管總數(shù)量為16根，在二程管兩側(cè)各布置8根。
第一程與第二程爐管在同一個平面內(nèi)。每個輻射爐管一、二程爐管間連接件的兩 個相同對稱彎管在同一平面內(nèi)且與爐管平面成一夾角。一組輻射爐管的對稱彎管俯視投影 為一組平行線。二程管兩側(cè)的第一程管合并后各有一 S彎管向爐管平面外彎出，其俯視投 影與爐管平面的夾角根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置確定。圖中所有S彎管俯視投影 相互平行，每一個輻射爐管兩側(cè)的對稱彎管與S型彎管俯視投影成“Z”型。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的幾種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地或僅為說明發(fā)明如 何實現(xiàn)，而并不具有限制性的意義。本發(fā)明的急冷鍋爐主要采用雙套管式急冷鍋爐(線性急冷鍋爐、U型急冷鍋爐、二 級急冷鍋爐等)，也可采用傳統(tǒng)式、浴缸式、快速急冷等鍋爐。爐管的布置型式不限于附圖所 列。本發(fā)明輻射段爐管可用于新建裂解爐或?qū)α呀鉅t進行擴能改造。
權(quán)利要求
1.一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐，包括a)至少一個輻射區(qū)；排布在輻射區(qū)內(nèi)的底部燃燒器和/或側(cè)壁燃燒器；輻射區(qū)內(nèi)垂直 排布的多組兩程輻射爐管；b)對流區(qū)；水平配置在對流區(qū)的多組對流爐管；c)輻射區(qū)和對流區(qū)之間的煙道區(qū)；d)急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機； 其特征在于所述的輻射爐管為兩程分支的輻射爐管； 第一程管最終在第二程管下端采用一倒Y型管合并為一根管； 第一程爐管(1)與第二程爐管( 之間由對稱彎管或?qū)ΨQ彎管與S型彎管的組合形成 的空間立體結(jié)構(gòu)連接件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其特征在于所述的對稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對稱的彎管； 所述的S型彎管為一成S型的立體結(jié)構(gòu)件；所述的彎管組合為由一個S型彎管和一個對稱彎管構(gòu)成的組合構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其特征在于所述的輻射爐管第一程管有偶數(shù)根變徑或不變徑的爐管，第一程爐管布置在第二程管 的兩側(cè)或者一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管對稱布置在第二程管的兩側(cè)，每側(cè)各布置一半一程管；每一個輻射 爐管兩側(cè)的對稱彎管在同一平面內(nèi)，俯視投影為一直線，且與S型彎管或第一程管投影成 “Z” 型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管集中布置在第二程管的一側(cè)；每一個輻射爐管兩側(cè)的對稱彎管對稱 布置在爐管所在平面的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管內(nèi)徑為40 65mm，第二程爐管內(nèi)徑為55 130mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裂解爐，其特征在于 所述的第一程與第二程管之間的連接管內(nèi)徑為40 90mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裂解爐，其特征在于所述的一臺裂解爐布置一組或多組相同的輻射爐管，每程輻射爐管管徑是可以分段變 徑或連續(xù)變徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其特征在于 所述的輻射段爐管設(shè)置強化傳熱構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裂解爐，其特征在于 所述的對稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對稱的彎管； 所述的S型彎管為一成S型的立體結(jié)構(gòu)件；所述的彎管組合為由一個S型彎管和一個對稱彎管構(gòu)成的組合構(gòu)件； 所述的第一程爐管內(nèi)徑為40 65mm，第二程爐管內(nèi)徑為55 130mm ；所述的第一程與第二程管之間的連接管內(nèi)徑為40 90mm ；所述的一臺裂解爐布置一組或多組相同的輻射爐管，每程輻射爐管管徑是可以分段變 徑或連續(xù)變徑；所述的輻射段爐管設(shè)置強化傳熱構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明為一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐，其特征在于所述的輻射爐管為兩程分支變徑的輻射爐管；第一程管最終在第二程管下端采用一倒Y型管合并為一根管；第一程爐管(1)與第二程爐管(2)之間由對稱彎管與S型彎管的組合形成的空間立體結(jié)構(gòu)連接件連接。本發(fā)明的有益效果是，克服了2-1、4-1型等分支爐管的機械性能上的缺點，并對工藝性能有所改善，最終延長了輻射爐管使用壽命及裂解爐運行周期。
文檔編號C07C11/04GK102146011SQ20101010807
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者何細藕, 劉敬坤, 李昌力, 申海女, 邵晨, 郭玉萍 申請人:中國石化工程建設(shè)公司, 中國石油化工股份有限公司