專利名稱：裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裂解爐，具體涉及將烴類和類似的有機(jī)原料特別是石油烴類熱裂解為乙烯、丙烯、丁二烯等的管式裂解爐。
圖4示出一種先有技術(shù)裂解爐的橫剖面圖，圖5示出沿圖4V-V線的箭頭方向的橫剖面圖，圖6示出由集流管為媒介物連到圖4反應(yīng)管出口的急冷換熱器。
上述裝置包括以縱排設(shè)置在燃燒室1的中心部位的反應(yīng)管7，反應(yīng)管形成具有彎頭8的曲徑;設(shè)在反應(yīng)管7一端的有機(jī)原料入口21，設(shè)在該管的另一端的反應(yīng)管7的出口22通過集流管9(圖6)的媒體連至反應(yīng)管出口22的急冷換熱器10;從燃燒室1的頂板懸下并與平衡重物17連接的反應(yīng)管懸掛件16;設(shè)在對(duì)流傳熱部分6處通過連接導(dǎo)管5的媒介物與燃燒室1的上部相通的對(duì)流傳熱器11;垂直地設(shè)置在燃燒室1的底部的爐底燃燒器20;以及設(shè)在燃燒室1的側(cè)壁上的爐壁燃燒器19。
在這種裝置中，有機(jī)原料通常與蒸汽混合，在對(duì)流傳熱部分6處預(yù)熱，然后經(jīng)反應(yīng)管入口進(jìn)入反應(yīng)管7內(nèi)，被爐底燃燒器20和爐壁燃燒器19的熱輻射加熱發(fā)生熱解反應(yīng)。再通過集流管9進(jìn)入急冷換熱器10內(nèi)快速冷卻，以在不引起過度的熱解反應(yīng)或聚合反應(yīng)的情況下得到裂解產(chǎn)物。
對(duì)于這種裂解爐而言，當(dāng)以30，000噸/年的生產(chǎn)量從石腦油(比重0.70)中生產(chǎn)乙烯時(shí)，需要使該裂解爐的爐長約為15米，當(dāng)生產(chǎn)量為50，000噸/年時(shí)，需要爐長為20米或更長。因此，每噸石腦油所需的有效面積增大。此外還有爐壁熱損耗大的缺點(diǎn)。不僅如此，當(dāng)燃燒室1中的燃燒氣體23向?qū)α鱾鳠岵糠?流動(dòng)時(shí)，該氣體必須通過反應(yīng)管懸掛件16，部件16由于經(jīng)受高溫氣體而易遭損壞。再者，由于將燃燒室1與對(duì)流傳熱管道11連通的連接導(dǎo)管5很短，以致于在具有不均勻溫度的燃燒氣體還未充分混合時(shí)就把該氣體引進(jìn)對(duì)流傳熱管道11(該管道通常由4～12個(gè)通道組成)，使得對(duì)應(yīng)于各自通道的對(duì)流傳熱管道受到不均勻加熱，其結(jié)果是，在對(duì)流傳熱管道的出口處的各通道的溫度是不同的，其差別大到(20～50)℃。
理想的反應(yīng)管是壓力損失小類型的，能在限定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)上升到限定溫度，并能使單程對(duì)原料實(shí)現(xiàn)最大的處理，還能通過反應(yīng)管出口的集流管9使反應(yīng)管的出口到急冷換熱器入口的長度盡量短。另外，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來看，希望使用少量的大容量急冷換熱器。
然而，根據(jù)上述的裂解爐，欲減少被安裝的急冷換熱器10的數(shù)量，就要使用具有復(fù)雜彎曲或小彎曲半徑彎頭的反應(yīng)管，Y型彎頭集流管等，如圖8和圖9所示的各種反應(yīng)管的形狀。這樣，爐內(nèi)流體的平滑流動(dòng)受到阻礙，結(jié)果增加壓力損失和產(chǎn)生焦化。另外，在反應(yīng)管的形狀復(fù)雜時(shí)，造成的缺點(diǎn)是，由于在高溫條件(750°～1100℃)下出現(xiàn)異常的熱應(yīng)力而使反應(yīng)管和彎曲部分易于損壞。圖5的反應(yīng)管的結(jié)構(gòu)非常簡單，但是每一通道的原料數(shù)量很少，其缺點(diǎn)是需要使用大量的容量小的急冷換熱器。例如，在以30000噸/年的生產(chǎn)量從石腦油生產(chǎn)乙烯的情況下，需要提供16個(gè)或更多的急冷換熱器。
本發(fā)明的目的是提供一種裂解爐，該爐能縮短裂解爐的爐長，能減小裂解爐的爐壁的有效面積和表面面積，還能降低急冷換熱器的個(gè)數(shù)，以此使該裝置小巧和重量輕，并且還減少該爐部件的損壞。
本發(fā)明在于用以熱裂有機(jī)原料的裂解爐，包括一個(gè)空心的爐體;
設(shè)置在上述爐體內(nèi)的燃燒室;
設(shè)置在上述燃燒室上部的頂板;
垂直地設(shè)置在上述燃燒室的頂板中央的中央燃燒器;
分別垂直設(shè)置在上述中央燃燒器兩側(cè)的側(cè)燃燒器;
垂直排列在上述中心燃燒器與側(cè)燃燒器之間，并在所述燃燒室的下部形成弧形彎曲的反應(yīng)管;
用以將有機(jī)原料供入上述反應(yīng)管的裝置;
設(shè)置在上述燃燒爐上部的急冷換熱器;
用以將多個(gè)上述反應(yīng)管的出口與上述急冷換熱器連接的反應(yīng)管出口集流管;和設(shè)置在燃燒室的底部并與燃燒氣體的出口導(dǎo)管連接的燃燒氣體導(dǎo)出管。


圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的裂解爐的橫剖面圖;
圖2表示沿圖1Ⅱ-Ⅱ線在箭頭方向上的橫剖面圖;
圖3表示圖1中反應(yīng)管出口集流管的結(jié)構(gòu)圖;
圖4表示一種先有技術(shù)裂解爐的橫剖面圖;
圖5表示圖4(先有技術(shù))V-V線在箭頭方向上的橫剖面圖;
圖6表示圖4(先有技術(shù))中在反應(yīng)管出口處的急冷換熱器連接部件的橫剖面圖;
圖7、8、9表示先有技術(shù)的各種反應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明的反應(yīng)管垂直設(shè)置在中央燃燒器的兩側(cè)，通過燃燒室下部的弧形彎頭為媒體來聯(lián)接，并且以縱排在燃燒室的長軸方向上排列，因此，用以將多個(gè)反應(yīng)管出口與急冷換熱器連接的集流管座可以是具有簡單形狀(圖3)的短連接管。由此能夠防止在反應(yīng)管內(nèi)產(chǎn)生的活性組分發(fā)生不希望的反應(yīng)。還能夠減少被安裝的急冷換熱器的個(gè)數(shù)，且由于合理地把反應(yīng)管連接到該急冷換熱器，從而能確保結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。
此外，在本發(fā)明中由于垂直地將燃燒器設(shè)置在燃燒室的頂板處，對(duì)流導(dǎo)管通過燃燒氣體導(dǎo)出管為媒體設(shè)置在燃燒室的底部，因此，燃燒氣體和燃燒器的火焰不觸及反應(yīng)管懸掛件和反應(yīng)管出口集流管。于是，可以防止由于高溫氣體造成的上述部件的損壞。
再者，由于上面提到的燃燒氣體導(dǎo)出管設(shè)置在燃燒室底部中央，在斷面上較好地形成V字形，因此在燃燒氣體導(dǎo)出管與反應(yīng)管的弧形彎頭之間形成燃燒氣體的出口段。這樣，大部分燃燒氣體沿著反應(yīng)管和爐壁表面并行流動(dòng)，使反應(yīng)管均勻加熱，而另一部分燃燒氣體從反應(yīng)管彎頭之間向下流動(dòng)。
由于燃燒導(dǎo)出管和連接導(dǎo)管設(shè)置在燃燒室與對(duì)流傳熱管的出口導(dǎo)管之間，因而具有不均勻溫度的燃燒氣體在流入該出口導(dǎo)管之前得到充分地混合，能使對(duì)流傳熱管的各個(gè)通道均勻加熱。
現(xiàn)通過實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)例圖1、2、3示出該裂解爐及其部件的一個(gè)實(shí)施方案。該裝置包括一個(gè)空心爐體3;設(shè)置在爐體3中的燃燒室1;垂直設(shè)置在燃燒室1的頂板1A中央處的中央燃燒器13;分別設(shè)置在中央燃燒器13兩側(cè)的側(cè)燃燒器12;垂直地配置在上述中央燃燒器13和側(cè)燃燒器12之間的反應(yīng)管7，在上述燃燒室的下部形成弧形彎頭8，反應(yīng)管7成排地沿爐體3的縱軸方向排列，與入口管7A相連接的反應(yīng)管7的入口部件7′通過序列彎頭對(duì)準(zhǔn)成排的反應(yīng)管7;接在該燃燒室頂板1A以懸掛反應(yīng)管7的反應(yīng)管懸掛件16;設(shè)置在燃燒室1頂部的急冷換熱器10;用以將反應(yīng)管7的出口(此例中有4根反應(yīng)管)與急冷換熱器10連接反應(yīng)管出口集流管9;設(shè)置在燃燒室1底部中央的V字形的燃燒氣體導(dǎo)出管18，在V字形的燃燒氣體導(dǎo)出管18與反應(yīng)管7的弧形彎頭8之間形成燃燒氣體的出口段;與燃燒氣體導(dǎo)出管18連接的垂直導(dǎo)出管4;以及設(shè)置在燃燒室1側(cè)面，通過連接導(dǎo)管5作為媒介物與垂直的導(dǎo)出管4連接的出口導(dǎo)管6中的對(duì)流傳熱管11。燃燒室1的內(nèi)壁用防火壁2襯里。反應(yīng)管懸掛件16與一平衡重物17連接。此外，四個(gè)反應(yīng)管7的出口由反應(yīng)管出口9與大容量的急冷換熱器10連接，如圖3所示。
在這樣的裝置中，象石腦油一類的原料通常與蒸汽相混;流經(jīng)對(duì)流管6的傳熱管11被預(yù)熱;從設(shè)置在燃燒室1底部的入口管7A送到反應(yīng)管7和7′;由燃燒室1頂板處的中央燃燒器13和側(cè)燃燒器12的輻射熱加熱使原料發(fā)生熱解反應(yīng);從反應(yīng)管出口集流管9引入到急冷換熱器10內(nèi)，在那里將得到的熱解氣體快速冷卻。
來自中央燃燒器13和側(cè)燃燒器12的燃燒氣體23以沿燃燒室的壁以與反應(yīng)管7平行和形式流動(dòng)，不經(jīng)過反應(yīng)管出口集流管9和反應(yīng)管懸掛件16，在弧形彎頭8之間向下流動(dòng)或沿著在燃燒室1底部的弧形彎頭8和V形導(dǎo)出管18之間的出口段流過直到垂直導(dǎo)管4，再通過連接導(dǎo)管5進(jìn)入設(shè)置有對(duì)流傳熱管11的出口導(dǎo)管6。
因此，反應(yīng)管懸掛件16和反應(yīng)管出口集流管9不與燃燒氣體23接觸，并且由于燃燒器12和13安排在頂板上，因此，該部件和該集流管不與火焰14和15接觸，從而使高溫引起各部件的損壞得以防止。還由于弧形彎頭與序列彎頭相比具有大的半徑和簡單形狀，因此反應(yīng)管7的壓力損失小并且降低焦化。此外，在燃燒氣體23流經(jīng)導(dǎo)出管18、垂直導(dǎo)管4和連接導(dǎo)管5時(shí)，該氣體被混合以具有均勻溫度，這樣就能夠使沿著對(duì)流傳熱導(dǎo)管11各通道流動(dòng)的原料被均勻加熱。又由于反應(yīng)管7成排地排列在燃燒室1的縱軸方向1A上，因此，能使反應(yīng)管出口集流器9以合理和簡單的形式連接到該急冷換熱器10上，再由于集流器9的連接管變短，這就能夠防止在反應(yīng)管內(nèi)形成的活性組分的不希望的反應(yīng)，且確保該管在結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。
表1示出本發(fā)明裝置(例1)與相同產(chǎn)量的常規(guī)的裝置(比較例1)在裂解爐長度、裂解爐有效面積、裂解爐壁表面面積和裂解爐重量方面的比較。
表1
N作為原料的石腦油)
從上表可以看出，與常規(guī)的裝置相比，本發(fā)明的裝置能夠使裂解爐更小巧，重量輕30%或更多。
按照本發(fā)明，使減小裂解爐長度成為可能，借此，減小裂解爐的有效面積和其壁表面面積，還合理地減少急冷換熱器的個(gè)數(shù)，因此，這就能夠使該裝置小巧和重量輕。又由于燃燒器垂直地設(shè)置在該爐的頂板上，并在爐底設(shè)置V形導(dǎo)出管，合理安排燃燒器和反應(yīng)管因而它能均勻加熱該反應(yīng)管。還由于反應(yīng)管的弧形彎頭的形狀簡單，可減少壓力損失，還能降低彎頭部件處的焦化。
權(quán)利要求
1.用以熱裂有機(jī)原料的一種裂解爐，包括一個(gè)空心的爐體；設(shè)置在上述爐體內(nèi)的燃燒室；設(shè)置在上述燃燒室上部的頂板；垂直地設(shè)置在上述燃燒室的頂板中央的中央燃燒器；分別垂直設(shè)置在上述中央燃燒器兩側(cè)的側(cè)燃燒器；垂直配置在上述中心燃燒器與側(cè)燃燒器之間，在上述燃燒室的下部形成弧形彎曲，并成排地沿著爐體的縱軸方向排列的反應(yīng)管；用以將有機(jī)原料供入上述反應(yīng)管的裝置；設(shè)置在上述燃燒室上部的急冷換熱器；用以將多個(gè)上述反應(yīng)管的出口與上述急冷換熱器連接的反應(yīng)管出口集流管；和設(shè)置在燃燒室底部并與燃燒氣體的出口導(dǎo)管連接的燃燒氣體導(dǎo)出管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其中，所述的燃燒氣體導(dǎo)出管在橫斷面上是V字形狀的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其中，所述的燃燒氣體的出口導(dǎo)管設(shè)有對(duì)流傳熱管，用以將待送到上述反應(yīng)管的有機(jī)原料預(yù)熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其中，上述反應(yīng)管是由接在燃燒室頂板的部件懸掛的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其中，多套上述中心燃燒器、側(cè)燃燒器和反應(yīng)管成排地沿爐體的縱軸方向排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂解爐，其中，上述有機(jī)原料是烴類。
全文摘要
熱裂烴類原料的裂解爐，能減小其長度、有效面積、壁表面積和急冷換熱器個(gè)數(shù)，可使該裝置小巧重量輕還減少高溫造成部件的損壞。該爐包括垂直設(shè)在燃燒室頂板中央的中央燃燒器，垂直設(shè)在中央燃燒器兩側(cè)的側(cè)燃燒器；垂直排列在中心燃燒器和側(cè)燃燒器之間的反應(yīng)管，該管在該室下部弧形變曲并成排沿該室縱軸排列，設(shè)在該室底部的燃?xì)鈱?dǎo)出管，設(shè)在該室上部的急冷換熱器和將多個(gè)反應(yīng)管出口與該換熱器連接的集流管。
文檔編號(hào)C10G9/00GK1045806SQ8910754
公開日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1989年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月30日
發(fā)明者法花堂守, 山本悅治, 吉田雅彥, 北山裕 申請(qǐng)人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社