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：
本實(shí)用新型屬于石油化工領(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(guó)LUMMUS公司、 Stone&ffebster 公司、Kellog&Braun Root 公司，歐洲的德國(guó) Linde 公司、Technip(KTI)公 司以及中國(guó)石化所開發(fā)的CBL裂解爐。它們的技術(shù)如下美國(guó)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(tái)急冷 (廢熱)鍋爐；美國(guó)Stone&Webster公司采用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；美國(guó)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(tái)線性急冷(廢熱)鍋爐、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；德國(guó)Linde公司采用2_1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺(tái)急冷(廢熱)鍋爐， 近來也采用一小組爐管配一臺(tái)線性急冷(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(tái)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(tái)線性急冷(廢熱)鍋爐；中石化CBL技術(shù)由中國(guó)石化工程建設(shè)公司(原北京石化工程公司)、北京化工研 究院、化工機(jī)械研究院共同開發(fā)，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，或兩小組爐管配一臺(tái)一級(jí)急冷(廢熱)鍋爐，然后所有一級(jí)急冷鍋爐再合并到二級(jí)急 冷鍋爐。為降低原料消耗、維持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)轉(zhuǎn)周期和原料適應(yīng)性，大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)均采用兩 程分枝變徑或兩程不分枝變徑高選擇性爐管。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主要有1-1型(U型)、2-1型等爐管。1-1型(U型)爐管具有比表面積大、能與線性急冷鍋爐匹配、第一程與第二程采用 彎管聯(lián)結(jié)、具有較好的機(jī)械性能的優(yōu)點(diǎn)。但是該現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是運(yùn)轉(zhuǎn)周期比其他兩程爐 管短，裂解爐在線率較低，操作費(fèi)用較高，爐管全部單排排列，爐膛較長(zhǎng)，占地面積大。2-1型爐管具有比表面積大、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)、能與各種型式急冷鍋爐匹配的優(yōu)點(diǎn)。但 是該現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是由于每小組爐管數(shù)量比1-1型(U型)爐管多，爐管單排排列時(shí)爐 膛較長(zhǎng)，占地面積大，一二程爐管間采用常規(guī)彎頭形式連接時(shí)機(jī)械性能較差，不易吸收由于 兩程爐管溫差帶來的熱應(yīng)力，容易造成爐管彎曲，降低爐管使用壽命。采用1-1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；爐管采 用第一、第二程管分別集中布置，采用雙排，第一、第二程管之間連接管為90度彎管、水平管，見圖12。爐管的排列方式從最初的單排發(fā)展到雙排，對(duì)單排而言，相同的能力需要更大的 占地面積，其優(yōu)勢(shì)是爐管徑向溫度分布均勻，存在遮蔽的情況較少；對(duì)雙排而言，大大縮小 了裂解爐的占地面積，但遮蔽的狀況比較嚴(yán)重，影響了爐管徑向溫度分布，而且其第一程、 第二程管之間的連接容易引起爐管的彎曲。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中裂解爐的占地多和投資高的問題，同時(shí)也克 服雙排布置爐管的缺陷，實(shí)現(xiàn)提高裂解爐的在線率、減少操作費(fèi)用和延長(zhǎng)爐管使用壽命，達(dá) 到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。本實(shí)用新型的烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐是這樣實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型的烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐包括a)至少一個(gè)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(duì)流區(qū)及水平配置在對(duì)流區(qū)的多組對(duì)流爐管；c)輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)之間的過渡區(qū)；d)急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機(jī)；其特征在于所述的輻射爐管為兩程分支變徑或不分支變徑輻射爐管；所述的輻射爐管第一程爐管(入口管)和第二程(出口管)爐管分別處于三個(gè)平 面中，第一程爐管所在的兩個(gè)平面以第二程爐管所在平面對(duì)稱布置，這三個(gè)平面可以互相 平行，或者第一程管所在的兩個(gè)平面與第二程管所在平面成一相同夾角，其中第一程爐管 雙排、第二程爐管單排布置；所述的輻射爐管第一程爐管(入口管)所在平面分別在第二程爐管(出口管)平 面兩側(cè)，且與第二程爐管所在平面平行且垂直距離相同；第一程爐管與第二程爐管之間由 對(duì)稱彎管或其與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S型彎管為一形狀 為S型的空間立體結(jié)構(gòu)件。所述對(duì)稱彎管的側(cè)視投影形狀為弧形、半圓形、半橢圓形或者拋 物線形。與S型彎管連接時(shí)S型彎管在對(duì)稱彎管兩端或一端。裂解原料與稀釋蒸汽的混合 物從第一程管的上端入口處引入，經(jīng)第一程管、第一程與第二程管之間的連接件及第二程 管，然后從第二程管上端引出，再進(jìn)入急冷鍋爐。所述的S型彎管為一成S型的立體結(jié)構(gòu)件；所述的對(duì)稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對(duì)稱的彎管；所述的彎管組合件為兩端為S型彎管，中間為對(duì)稱彎管的組合構(gòu)件。在具體實(shí)施過程中所述的第一程爐管平面與第二程爐管平面之間距離范圍可以為100 600mm，優(yōu) 選200 400mm ；第一程爐管所在的兩個(gè)平面以第二程爐管所在平面對(duì)稱布置，這三個(gè)平面 可以互相平行，或者第一程管所在的兩個(gè)平面與第二程管所在平面成一相同夾角，此時(shí)上 端間距小于下端間距。所述的第一程爐管內(nèi)徑為40 65mm、第二程爐管內(nèi)徑為50 76mm為佳；[0031]所述的輻射段爐管可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置強(qiáng)化傳熱構(gòu)件。如CN1260469所公開的 扭曲管，以便增加吸收輻射熱。所述的第二程爐管可以從輻射區(qū)頂部與急冷鍋爐相連或者可以從輻射區(qū)側(cè)面與 急冷鍋爐相連；所述的第二程爐管與急冷鍋爐可以在一個(gè)平面布置，急冷鍋爐成單排；或者第二 程爐管與急冷鍋爐可以不在一個(gè)平面上，急冷鍋爐成雙排布置；由于采用了上述的結(jié)構(gòu)特征，本實(shí)用新型縮短了輻射段爐膛長(zhǎng)度的10 20%，輻 射段爐管機(jī)械性能得到改善，延長(zhǎng)了爐管使用壽命2 3年。當(dāng)本實(shí)用新型與線性急冷鍋 爐匹配時(shí)，可延長(zhǎng)急冷鍋爐機(jī)械清焦時(shí)間1 2年或者不需要機(jī)械清焦。本實(shí)用新型的乙烯裂解爐的有益效果1、本實(shí)用新型的輻射爐管為第一程爐管雙排/第二程爐管單排排布，輻射爐管的 第一程管與第二程管采用由對(duì)稱彎管或其與S型彎管的組合形成的空間立體結(jié)構(gòu)連接件 連接是對(duì)稱的，爐管受力均勻，其結(jié)構(gòu)柔性大，具有較好的機(jī)械性能；2、相比現(xiàn)有技術(shù)中輻射段爐管采用單排排布方式，由于第一程爐管采用雙排排 列，可以進(jìn)一步減小爐管間距，縮短裂解爐輻射段的長(zhǎng)度，節(jié)約占地面積。在同樣長(zhǎng)度的爐 膛空間內(nèi)，本實(shí)用新型的裂解爐可以放置更多組爐管，從而提供更大的生產(chǎn)能力(約提高 10-20% )。3.、相比現(xiàn)有技術(shù)中輻射段爐管雙排排布方式，由于第二程管采用單排排列，可以 使第二程爐管受熱更加均勻，可以提高運(yùn)行周期。4、采用強(qiáng)化傳熱構(gòu)件時(shí)，可以消除第一程輻射爐管由于雙排布置而出現(xiàn)的受熱不 均勻問題，可以有效減少爐管的彎曲，可提高裂解爐的在線率、減少操作費(fèi)用和延長(zhǎng)爐管使 用壽命，最終實(shí)現(xiàn)提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[0040]圖1為現(xiàn)有技術(shù)示意圖。[0041]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方案之一。[0042]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施方案之二。(摘要附圖)[0043]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施方案之三。[0044]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施方案之四。[0045]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施方案之五。[0046]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施方案之六。[0047]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施方案之七。[0048]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施方案之八。[0049]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施方案之九。[0050]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施方案之十。[0051]圖12為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案。[0052]圖1中，①為輻射段，②為過渡段，③為對(duì)流段，④為輻射爐管，⑤為底部燃燒器，⑥為側(cè)壁丨燃燒器，⑦為急冷鍋爐，⑧高壓汽包，⑨為引風(fēng)機(jī)。 圖2 11中，1第一程爐管，2為第二程爐管。
具體實(shí)施方式
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方案之一。采用兩程變徑爐管，其中第一程爐管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)，兩 個(gè)平面間距為600mm。第二程爐管布置為單排，第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。兩程 爐管間連接的對(duì)稱彎管伸出爐管平面之外。第一程管處有一 S彎管向爐管平面外彎出，其 俯視投影方向彎出部分與一程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3為本實(shí)用新型實(shí)施方案之二。采用兩程不分支變徑爐管，其中第一程爐管為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)， 兩個(gè)平面間距為600mm。第二程爐管為單排，且第一程與第二程不在同一個(gè)平面。其中一二 程之間的對(duì)稱連接彎管在第一、二程爐管平面之間，在第二程管下端有一 S彎管向爐管平 面外彎出，其俯視投影方向彎出部分與第二程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4為本實(shí)用新型實(shí)施方案之三。采用兩程分支變徑爐管，第一程兩根爐管在下部通過Y型管合為一根。第一程爐 管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)，兩個(gè)平面間距為600mm。第二程爐管為單排，且 第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。其中一二程之間的對(duì)稱連接彎管在第一、二程爐管 平面之間，在第二程管下端有一 S彎管向爐管平面外彎出，其俯視投影方向彎出部分與第 二程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5為本實(shí)用新型實(shí)施方案之四。采用兩程分支變徑爐管，第一程兩根爐管在下部通過Y型管合為一根。第一程爐 管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)，兩個(gè)平面間距為900mm。第二程爐管為單排，且 第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。一二程之間的對(duì)稱連接彎管在第一、二程爐管平面 之間，其俯視投影為一直線，與一程爐管平面的夾角不根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置 確定。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施方案之五。采用兩程不分支變徑爐管。第一程爐管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)， 兩個(gè)平面間距為900mm。第二程爐管為單排，且第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。一二 程之間的對(duì)稱連接彎管在第一、二程爐管平面之間，其俯視投影為一直線，與一程爐管平面 的夾角根據(jù)具體爐管數(shù)量、管徑及管排布置確定。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施方案之六。采用兩程分支變徑爐管，第一程兩根爐管在下部通過Y型管合為一根。第一程爐 管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)，兩個(gè)平面間距為400mm。第二程爐管為單排，且 第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。一二程之間的對(duì)稱連接彎管伸處第一程爐管平面之 外，并有一 S型管與彎管連接，其俯視投影與一程爐管平面的夾角不根據(jù)具體爐管數(shù)量、管 徑及管排布置確定。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施方案之七。采用兩程不分支變徑爐管。第一程爐管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平行平面內(nèi)， 兩個(gè)平面間距為400mm。第二程爐管為單排，且第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。一二程之間的對(duì)稱連接彎管伸出第一程爐管平面之外，并有一 S管與彎管連接，其俯視投影與 一程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9為本實(shí)用新型實(shí)施方案之九。采用兩程分支變徑爐管，第一程兩根爐管在下部通過Y型管合為一根。第一程爐 管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)平面不平行，兩個(gè)平面間距在輻射爐膛上部為 400mm,在輻射爐膛下部為900mm。第二程爐管為單排，且第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平 面。一二程之間采用對(duì)稱連接彎管連接，其俯視投影與一程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10為本實(shí)用新型實(shí)施方案之十。采用兩程不分支變徑爐管。第一程爐管布置為雙排，分別布置在兩個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè) 平面不平行，兩個(gè)平面間距在輻射爐膛上部為400mm，在輻射爐膛下部為900mm。第二程爐 管為單排，且第一程與第二程爐管不在同一個(gè)平面。一二程之間采用對(duì)稱連接彎管連接，其 俯視投影與一程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11為本實(shí)用新型實(shí)施方案之八為圖3所示實(shí)施方案的相鄰兩組爐管布置方案。兩組爐管的入口管布置在兩側(cè)， 出口管集中布置。圖12為現(xiàn)有技術(shù)爐管的一種排布，由8個(gè)輻射爐管組成，其中兩個(gè)平行平面A和B 的同一端布置第一程管、在另一端布置輻射爐管的第二程管。第一程管與第二程管之間的 連接管分上下兩層布置，每層連接管俯視投影為一組平行線，兩層連接管俯視投影為一組 交叉線。第一程管與第二程管之間的連接管的正視投影和端視投影均由兩個(gè)90度彎頭與 一根水平管構(gòu)成的連接件。
權(quán)利要求一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐，包括a)至少一個(gè)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(duì)流區(qū)及水平配置在對(duì)流區(qū)的多組對(duì)流爐管；c)輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)之間的過渡區(qū)；d)急冷鍋爐、高壓汽包和引風(fēng)機(jī)；其特征在于所述的輻射爐管為兩程分支變徑或不分支變徑輻射爐管；所述的輻射爐管第一程爐管和第二程爐管分別處于三個(gè)平面中；其中第一程爐管雙排布置、第二程爐管單排布置；所述的輻射爐管第一程爐管所在平面分別在第二程爐管平面兩側(cè)，且以第二程爐管所在平面對(duì)稱布置；第一程爐管與第二程爐管之間由對(duì)稱彎管或其與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S型彎管為一成S型的立體結(jié)構(gòu)件；所述的對(duì)稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對(duì)稱的彎管；所述的彎管組合件為兩端為S型彎管，中間為對(duì)稱彎管的組合構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管平面與第二程爐管平面之間距離范圍為100 600mm，且與第二程 爐管所在平面平行。
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平面與第二程爐管平面之間距離范圍為200 400mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管平面與第二程爐管平面之間距離為100 600mm，上端間距小于下 端間距且以第二程爐管所在平面對(duì)稱布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管平面與第二程爐管平面之間距離為200 400mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1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50 76mm。
8.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(qiáng)化傳熱構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裂解爐，其特征在于所述的第一程爐管平面與第二程爐管平面之間距離范圍為200 400mm ； 所述的第一程爐管內(nèi)徑為40 65mm，第二程爐管內(nèi)徑為50 76mm ； 所述的輻射段爐管設(shè)置強(qiáng)化傳熱構(gòu)件。
專利摘要本實(shí)用新型為一種烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐。本實(shí)用新型在乙烯裂解爐輻射段中采用兩程不分枝變徑爐管或分枝變徑爐管，第一程爐管采用雙排布置，第二程爐管采用單排布置，一程爐管與二程爐管分別處于三個(gè)平面中，兩個(gè)第一程管平面均以第二程管平面為對(duì)稱面。這三個(gè)平面可以互相平行，或者第一程管所在的兩個(gè)平面與第二程管所在平面成一相同夾角，此時(shí)上端間距小于下端間距。兩程爐管之間采用對(duì)稱彎管或其與S型管組合連接件連接。本實(shí)用新型的爐管根據(jù)情況可以在第一、第二程爐管采用強(qiáng)化傳熱構(gòu)件單元以進(jìn)一步提高裂解爐運(yùn)行周期和爐管使用壽命。本實(shí)用新型輻射段尺寸小，有利于減少占地和節(jié)省投資，可用于新建裂解爐或?qū)α呀鉅t進(jìn)行擴(kuò)能改造。
文檔編號(hào)C07C4/04GK201634601SQ20092022018
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者何細(xì)藕, 孫向軍, 張利軍, 李光, 李昌力, 杜志國(guó), 申海女, 袁慕軍, 趙永華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石化工程建設(shè)公司;中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院