一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，每兩根第一程爐管通過一個弧形的第一級集合管連接，第一級集合管上端兩個管口分別連接兩根第一程爐管，兩個第一級集合管連接到一個弧形的第二級集合管，第二級集合管上端兩個管口分別連接第一級集合管下端管口，第二級集合管下端的管口和彎管連接，彎管的另一端連接第二程爐管。本發(fā)明可以消除爐管底部連接件變形對輻射爐管的附加力，避免了輻射爐管彎曲變形，延長裂解爐的運(yùn)行周期，延長爐管的使用壽命，同時，管內(nèi)反應(yīng)物料流速波動較小，不出現(xiàn)流動滯留區(qū)域，降低了管內(nèi)物料的停留時間，有利于烴類裂解反應(yīng)，提高了目的產(chǎn)物的收率。
【專利說明】—種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及乙烯裂解爐領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯管式裂解爐是當(dāng)今乙烯生產(chǎn)中的核心裝置，近幾年，我國乙烯產(chǎn)量持續(xù)增加，截止2011年，我國乙烯年生產(chǎn)總量已突破1500萬噸?！笆濉逼陂g，四川成都80萬噸乙烯/年、武漢80萬噸乙烯/年、撫順擴(kuò)建到100萬噸乙烯/年和大慶擴(kuò)建到120萬噸乙烯/年等都將相繼投產(chǎn)運(yùn)行，本領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效率和社會效益。
[0003]世界上開發(fā)乙烯管式裂解爐技術(shù)的專利商有ABB Lummus Global、Technip、Stone&Webster、Linde、KBR和Sinopec公司等，并且已經(jīng)占據(jù)乙烯裂解技術(shù)的主導(dǎo)地位。目前，這些技術(shù)專利商都十分注重乙烯裂解爐新型技術(shù)的研究與開發(fā)，輻射段爐管的設(shè)計(jì)研究就是重要研究方向之一，輻射段盤管的設(shè)計(jì)是決定裂解選擇性和提高裂解產(chǎn)品收率的關(guān)鍵步驟，改變輻射盤管的結(jié)構(gòu)和排布，例如，不分支變徑、分支變徑、單程等徑等不同結(jié)構(gòu)的輻射爐管已經(jīng)成為爐管優(yōu)化的重要方向。
[0004]正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，裂解爐的輻射段爐管具有高溫、短停留、低烴分壓等特點(diǎn)，有利于乙烯生產(chǎn)的高選擇性、高能力和長周期運(yùn)行。上述裂解爐技術(shù)專利商較多采用兩程分支變徑或者兩程變徑高選擇性爐管，第一程采用小直徑爐管，利用比表面積大的特點(diǎn)達(dá)到快速升溫的目的，第二程采用大直徑的爐管，降低對烴類裂解反應(yīng)后期的結(jié)焦敏感性。目前，工業(yè)應(yīng)用的兩程高選擇性輻射爐管主要有2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型以及U (1-1)型，高選擇性爐管的比表面積大，升溫速度快，非常有利于烴類裂解反應(yīng)。
[0005]目前，采用4-1型爐管的裂解爐技術(shù)專利商主要是ABB Lummus Global，進(jìn)口管是四根平行的爐管，出口管是一根爐管，爐管采用錯排排列，第一程爐管采用單排、第二程爐管采用雙排。第一程和第二程爐管采用特殊的連接管，即底平錐形管連接。ABB LummusGlobal公司在專利CN1067669中公布了其爐管排布,其第一程為6根,第二程為I根爐管，采用底平錐形連接管將第一程和第二程爐管連接起來。這種爐管結(jié)構(gòu)第一程可以為多根爐管，第二程為一根爐管，本發(fā)明專利對比為第一程四根爐管，第二程一根爐管，詳見圖1，在爐管受熱膨脹時，第二程爐管先向下膨脹，第一程所有爐管在第二程爐管的牽引下向下運(yùn)動，離第二程爐管較遠(yuǎn)的一程爐管受力小，離第二程爐管較近的一程爐受力大，由于一程所有爐管采用同類鋼制材料連接和受力不均勻性，一程的四根爐管運(yùn)動距離并不一樣，就會造成爐管彎曲變形，這將直接影響到爐管使用壽命和裂解爐的運(yùn)行周期。因此，裂解爐爐管仍需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有4-1型、5-1型、6-1型和8_1型等幾種輻射段爐管的連接結(jié)構(gòu)和排布方式使得集合管、彎管和直管等部分爐管受熱不均，產(chǎn)生彎曲變形，爐管使用壽命縮短，裂解爐運(yùn)行周期縮短等問題，本發(fā)明提供給了一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，采用弧形的集合管和彎管形式連接一程爐管和二程爐管，消除爐管底部連接件變形對輻射爐管的附加力，避免了輻射爐管彎曲變形，延長裂解爐的運(yùn)行周期，延長爐管的使用壽命，同時，由于采用弧形集合管和彎管形式，管內(nèi)反應(yīng)物料流速波動較小，不出現(xiàn)流動滯留區(qū)域，降低了管內(nèi)物料的停留時間，有利于烴類裂解反應(yīng)，提高了目的產(chǎn)物的收率。
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管。
[0008]所述爐管為兩程立式爐管，第一程爐管的數(shù)量為4，第二程爐管為I根爐管，
[0009]每兩根第一程爐管通過一個弧形的第一級集合管連接，第一級集合管上端兩個管口分別連接兩根第一程爐管，兩個第一級集合管連接到一個弧形的第二級集合管，第二級集合管上端兩個管口分別連接第一級集合管下端管口，第二級集合管下端的管口和彎管連接，彎管的另一端連接第二程爐管。
[0010]其中優(yōu)選，
[0011]所述第一級集合管的弧度為120° -240°，優(yōu)選為150° -210°。
[0012]所述第二級集合管的弧度為120° -240°，優(yōu)選為150° -210°。
[0013]所述彎管的弧度為90° -270°，優(yōu)選為150° -210°
[0014]所述第一程爐管等徑且平行。
[0015]所述第一級集合管的下端管口內(nèi)徑小于所述第二級集合管的下端管口內(nèi)徑；
[0016]所述第二級集合管的下端管口內(nèi)徑等于或者小于所述彎管的內(nèi)徑。
[0017]所述第一級集合管下端管`口內(nèi)徑范圍為60mm-80_ ;優(yōu)選70mm_75_ ；
[0018]所述第二級集合管下端管口內(nèi)徑范圍為80mm-120mm優(yōu)選95mm-105mm ;
[0019]所述彎管內(nèi)徑范圍為80mm-120mm,優(yōu)選95mm-105mm。
[0020]以上所述的第一程爐管和第二程爐管可采用現(xiàn)有技術(shù)中通常的爐管，其內(nèi)徑和排布方式也可采用現(xiàn)有技術(shù)中通常的，可根據(jù)具體情況調(diào)整，本發(fā)明中，可優(yōu)選:
[0021]所述第一程爐管內(nèi)徑范圍為40mm-60mm ;更優(yōu)選為45mm-55mm ；
[0022]所述第二程爐管內(nèi)徑范圍為80mm-120mm,更優(yōu)選為95mm-105mm。
[0023]具體可采用以下技術(shù)方案:
[0024]一種新型兩程輻射段爐管的裂解爐用兩程爐管，第一程為四根平行豎直入口管，第二程為一根豎直出口管，組成一個新型4-1型輻射爐管，該新型4-1型輻射爐管垂直布置在裂解爐輻射段中央，輻射爐管所在立面的兩側(cè)設(shè)有底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器，也可以沒有側(cè)壁燃燒器；入口管與橫跨段進(jìn)口管相連，出口管與急冷鍋爐相連。兩個入口管底部用一個第一級弧形集合管連接，第一級弧形集合管兩個出口管再用第二級弧形集合管連接，第二級弧形集合管出口管用彎管連接，然后再將第二程爐管和彎管連接起來。所述的4-1型爐管在裂解爐輻射段爐膛內(nèi)，入口管和出口管均單排排列，受熱均勻，爐管不易變形。本發(fā)明的弧形集合管和彎管沒有額外的偏心力問題，避免了輻射爐管的底部彎曲變形，
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果顯著。兩個第一級弧形集合管和一個第二級弧形集合管是本發(fā)明核心，該弧形集合管減小了管內(nèi)滯留區(qū)域，避免了受熱不均勻和爐管彎曲的現(xiàn)象，同時，滯留區(qū)域的減小降低了管內(nèi)物料的停留時間，提高了烴類裂解反應(yīng)的選擇性，提高目的產(chǎn)物的收率。單排排列方式可以使?fàn)t管兩面都面對輻射源爐墻，加熱效果顯著，爐管間距較小，爐管組數(shù)較多，提高了生產(chǎn)能力?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)在兩程4-1型輻射爐管的一程爐管下端集合管和彎管示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的4-1型輻射爐管的一程爐管下端集合管和彎管示意圖。
[0028]圖3本發(fā)明的兩程4-1型輻射爐管的正視圖示意圖。
[0029]圖4本發(fā)明的兩程4-1型輻射爐管的俯視圖示意圖
[0030]附圖標(biāo)記說明:
[0031]I第一程爐管；2第二程爐管；3第一級集合管；4第二級集合管；5彎管【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0033]實(shí)施例:
[0034]如圖2所示，一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管。
[0035]所述爐管為兩程立式爐管，第一程爐管的數(shù)量為4，第二程爐管為I根爐管，每兩根第一程爐管I通過一個弧形的第一級集合管3連接，第一級集合管3上端兩個管口分別連接兩根第一程爐管1，兩個第一級集合管3連接到一個弧形的第二級集合管4，第二級集合管4上端兩個管口分別連接第一級集合管3下端管口，第二級集合管4下端的管口和彎管5連接，彎管5的另一端連接第二程爐管2。
[0036]所述第一級集合管的弧度為180°，所述第二級集合管的弧度為180°，所述彎管的弧度為180°。所述第一程爐管等徑且平行。
[0037]所述第一級集合管下端管口內(nèi)徑73mm ；
[0038]所述第二級集合管下端管口內(nèi)徑101.5mm ；
[0039]所述彎管內(nèi)徑101.5mm ;
[0040]所述第一程爐管內(nèi)徑50.7mm ；
[0041]所述第二程爐管內(nèi)徑101.5mm。
[0042]將本實(shí)施例的爐管和現(xiàn)有技術(shù)的4-1型爐管的工藝結(jié)果進(jìn)行比較。保證石腦油進(jìn)料量不變、稀釋蒸汽量不變、熱負(fù)荷不變和輻射段出口溫度不變，將實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較，見表1
[0043]表1實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的工藝比較
【權(quán)利要求】
1.一種用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，所述爐管為兩程立式爐管，第一程爐管的數(shù)量為4，第二程爐管為I根爐管，其特征在于: 每兩根第一程爐管通過一個弧形的第一級集合管連接，第一級集合管上端兩個管口分別連接兩根第一程爐管，兩個第一級集合管連接到一個弧形的第二級集合管，第二級集合管上端兩個管口分別連接第一級集合管下端管口，第二級集合管下端的管口和彎管連接，彎管的另一端連接第二程爐管。
2.如權(quán)利要求1所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一級集合管的弧度為120° -240° ； 所述第二級集合管的弧度為120° -240° ； 所述彎管的弧度為90° -270°。
3.如權(quán)利要求2所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一級集合管的弧度為150° -210° ； 所述第二級集合管的弧度為150° -210° ； 所述彎管的弧度為150° -210°。
4.如權(quán)利要求1所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一程爐管等徑且平行。
5.如權(quán)利要求1~4之一所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一級集合管的下端管口內(nèi)徑小于所述第二級集合管的下端管口內(nèi)徑； 所述第二級集合管的下端管口內(nèi)徑等于或者小于所述彎管的內(nèi)徑。
6.如權(quán)利要求5所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一級集合管下端管口內(nèi)徑范圍為60mm-80_ ； 所述第二級集合管下端管口內(nèi)徑范圍為80mm-120mm ； 所述彎管內(nèi)徑范圍為80mm-120mm。
7.如權(quán)利要求6所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一級集合管下端管口內(nèi)徑范圍為70mm-75mm ； 所述第二級集合管下端管口內(nèi)徑范圍為95mm-105_ ； 所述彎管內(nèi)徑范圍為95mm-105mm。
8.如權(quán)利要求5所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一程爐管內(nèi)徑范圍為40mm-60mm ； 所述第二程爐管內(nèi)徑范圍為80mm-120mm。
9.如權(quán)利要求8所述的用于乙烯裂解爐的兩程輻射段爐管，其特征在于: 所述第一程爐管內(nèi)徑范圍為45mm-55mm ； 所述第二程爐管內(nèi)徑范圍為95mm-105mm。
【文檔編號】C10G9/20GK103773422SQ201210407683
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】周先鋒, 王國清, 何細(xì)藕, 張利軍, 劉俊杰, 杜志國, 楊沙沙, 李昌力 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院, 中國石化工程建設(shè)有限公司