專利名稱：一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工設備領域，進一步地說，是涉及一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐。
背景技術：
石油化工乙烯裝置中所采用的乙烯裂解技術主要為美國LUMMUS公司、Stone&ffebster 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。它們的技術如下美國LUMMUS公司采用4_1、5_1、6_1等兩程爐管，配一級急冷(廢熱)鍋爐；美國Stone&Webster公司采用U型爐管，通常配線性急冷(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,通常配線性急冷(廢熱)鍋爐、全部底部供熱；德國Linde公司采用2_1兩程爐管，配一級急冷(廢熱)鍋爐或線性急冷(廢熱)鍋爐；Technip (荷蘭KTI)公司采用2_1兩程爐管，通常配一級急冷(廢熱)鍋爐，采用I-I(U)型爐管，通常配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐；國內(nèi)開發(fā)的CBL裂解技術，采用2-1型和改進2-1型等兩程爐管，對于2_1型可以配一級急冷(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?shù)倪\轉周期和具有較好的原料適應性，目前大多數(shù)現(xiàn)有技術均采用兩程分枝變徑或兩程不分支變徑高選擇性爐管。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、6-1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構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。4-1、6_1等構型的兩程爐管，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、第二程爐管采用剛性連接的集合管。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。此種結構，由于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置在第一程管入口的平衡系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，第一程管之間及第一程與第二程管之間的膨脹差比較難消除，最后會造成爐管彎曲。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
為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐?？梢愿纳戚椛錉t管的受熱狀況、提高輻射爐管的機械性能，實現(xiàn)提高裂解爐的工藝技術1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。本發(fā)明的目的是提供一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐。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、高壓汽包和引風機；所述的輻射爐管為兩程分支的輻射爐管；第一程爐管在第二程爐管下端采用倒Y型管或掌型管合并為一根管；所述第一程爐管與第二程爐管之間通過對稱彎管與S型彎管形成的彎管組合件連接；所述對稱彎管是一結構為在同一平面內(nèi)對稱的彎管；所述第一程爐管出口端與所述彎管組合件的對稱彎管連接，所述倒Y型管或掌型管的入口端與所述彎管組合件的S型彎管連接，倒Y型管或掌型管的出口端連接第二程爐管的入口端。所述的倒Y型管具有兩個入口和一個出口，所述的掌型管具有兩個以上的入口和一個出口。在本發(fā)明中所提及的彎管組合件與第一程爐管或倒Y型管或掌型管的“相連”包括直接連接的情況以及通過一過渡管來形成連接的情況，這可根據(jù)具體情況的需要加以選擇，而過渡管可以是彎管或直管。所述輻射爐管第一程爐管和第二程爐管垂直排布于同一平面，也可以布置在以第二程爐管所在平面為對稱的兩個平行或鏡對稱平面內(nèi)；同一小組爐管的第一程爐管布置在第二程爐管的同一側，一大組爐管的二程爐管集中布置時，一程爐管可以分為兩個相等的部分分別布置在第二程爐管的兩側。每個爐管的第一程爐管優(yōu)選設置有偶數(shù)的爐管如N = 2 8個入口管，再優(yōu)選N=2或4根入口管；當N = 4時，每兩個上游程爐管可以先通過一個Y形管合并，再與彎管組合件連接，然后兩個彎管組合件再與倒Y型管兩個入口端相連，然后再與第二程管入口段相連，也可以不通過Y型管合并，而是通過四個彎管組合件與掌型管的四個入口端相連，然后再與第二程爐管入口段相連；
所述對稱彎管為在一平面內(nèi)的沿中心線對稱的彎管，其具體形狀可以是半圓管、半橢圓管或其他對稱的弧形或曲線，其直徑或長度是根據(jù)具體爐管構型或排列來確定或進行調(diào)整的；所述彎管連接件分處于所述第一程爐管和第二程爐管所處平面的兩側，同一側對稱彎管的俯視投影是平行的，優(yōu)選S型彎管的俯視投影是以第二程爐管平面為對稱，對稱彎管與爐管平面所成的夾角以及S型彎管與爐管平面所成的夾角不是一個確定數(shù)，是根據(jù)爐管構型及具體排布來確定的；所述的連接每個爐管的一程爐管與二程爐管之間的每個彎管組合件優(yōu)選管長相同，重量相等；
輻射爐管的管徑是根據(jù)工藝要求來確定的。所述的輻射段爐管可以設置強化傳熱構件，如CN1260469所公開的扭曲管，以便增加吸收輻射熱。一臺裂解爐可以布置一組或多組相同的輻射爐管，每組中可根據(jù)需要設置一定數(shù)量的爐管，如4或8個(小組)爐管等，每程輻射爐管管徑是可以分段變徑或連續(xù)變徑。在具體實施中，可采用以下方案一個(小組)輻射爐管的第一程爐管集中布置在第二程爐管的一側，第一程管數(shù)量優(yōu)選為2和4根。所述的輻射爐管第一程爐管有偶數(shù)根變徑或不變徑的爐管。每一個輻射爐管兩側的S型彎管對稱布置在爐管所在平面的兩側，并布置在爐管所在平面的兩側靠近第二程爐管。由于第一程爐管最終在第二程爐管下部合并，并采用彎管組合件來吸收第一程爐管之間及與第二程爐管之間的膨脹差，因此有效地克服了 2-1、4-1型等分支爐管存在的由于第一程爐管之間膨脹不等以及兩程爐管之間的膨脹差而引起的機械性能上的缺點。同時由于連接一、二程爐管的兩個彎管組合件重量相同，S型彎管對稱布置，因此二程爐管受力是平衡的，此外，由于彎管組合件的管徑為一程管管徑(2-1、4-1)或介于第一、第二程爐管之間(4-1)比現(xiàn)有技術采用第二程爐管徑時要小，有利于提高彎管的柔性避免爐管的彎曲。為了克服現(xiàn)有2-1和4-1等分支變徑型爐管的缺點，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，在第二程爐管下部合并，也即克服了現(xiàn)有2-1型爐管的機械性能上的不足，工藝性能保留了 2-1的優(yōu)點。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，然后在第二程爐管下部合并，也即克服了現(xiàn)有4-1型爐管的機械性能上的不足。具體地，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是(1)由于第一程爐管最終在第二程爐管下部合并，并采用管長相同、重量相等的彎管組合件來吸收與二程管之間的膨脹差，且S型彎管對稱布置在第二程爐管下部，因此既有效地克服了 2-1、4-1型等分支爐管存在的由于第一程爐管間因熱膨脹不等而引起的機械性能上的缺點，且爐管受力更加平衡和彎管組合件管徑較小更有利于吸收一程管與二程管間的熱膨脹差，避免了爐管發(fā)生彎曲，最終延長了輻射爐管使用壽命；(2)由于第一程爐管的管徑小，其比表面積大，當?shù)谝怀虪t管長度加長，因此整個爐管比表面積增加，這在裂解深度相同時有利于延長裂解爐運行周期，而在運行周期相同時，有利于提高烯烴收率。


圖I為現(xiàn)有技術裂解爐示意2-1為現(xiàn)有技術1-1型爐管主視2-2為現(xiàn)有技術1-1型爐管側視2-3為現(xiàn)有技術1-1型爐管俯視3-1為本發(fā)明的2-1型爐管主視3-2為本發(fā)明的2-1型爐管側視3-3為本發(fā)明的2-1型爐管俯視圖
圖4為本發(fā)明的4-1型爐管布置圖附圖標記說明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為側壁燃燒器，⑦為急冷鍋爐，⑧高壓汽包，⑨為引風機。I-第一程爐管；2_第二程爐管；3_倒Y型管；4_S型彎管；5_對稱彎管；
具體實施例方式下面結合實施例，進一步說明本發(fā)明。實施例I如圖所示，一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，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、高壓汽包和引風機；其中輻射爐管為兩程2-1型分支變徑爐管，第一程爐管和第二程爐管排布于同一平面，其中第二程爐管集中布置，而第一程爐管布置在第二程爐管的兩側，但同一小組2-1的兩根一程管布置在同一側，第二程爐管數(shù)量為8根，第一程爐管總數(shù)量為16根，在第二程爐管兩側各布置8根第一程爐管；每個2-1型爐管的第一程爐管在第二程爐管下端采用倒Y型管合并為一根管；所述對稱彎管是一結構為在同一平面內(nèi)左右對稱的彎管；第一程爐管與第二程爐管之間通過對稱彎管與S型彎管形成的彎管組合件連接；所述第一程爐管先與所述彎管組合件連接，然后與所述倒Y型管的入口端連接，倒Y型管的另一端(出口端)連接第二程爐管的入口端，對稱彎管和S型彎管布置于輻射爐管平面的兩側。每個輻射爐管第一、第二程爐管間的兩個彎管組合連接件的管長相同，對稱彎管與爐管平面成不同夾角。每個第二程管下部兩側各有一S型彎管向爐管平面外彎出且以爐管平面對稱。實施例2:如圖所示，一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，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、高壓汽包和引風機；其中輻射爐管采用兩程4-1型分支變徑爐管，第一程爐管與第二程爐管在同一個平面內(nèi)，其中第二程爐管集中布置，而第一程爐管布置在第二程爐管的兩側，但同一小組4-1的4根一程管布置在同一側，第二程爐管數(shù)量為4根，第一程爐管總數(shù)量為16根，在第二程爐管兩側各布置8根。每兩根第一程爐管在下部先通過一 Y型管合并，然后在第二程爐管下端采用倒Y型管合并為一根管；·
第一程爐管與第二程爐管之間通過對稱彎管與S型彎管形成的彎管組合件連接；所述對稱彎管是一結構為在同一平面內(nèi)左右對稱的彎管；所述第一程爐管通過下部的Y型管出口端先與所述彎管組合件連接，然后與所述倒Y型管的入口端連接，倒Y型管的另一端(出口端)連接第二程爐管的入口端。其中所述S型彎管設置在第二程爐管下部，對稱彎管為兩根第一程爐管合并后的彎管，對稱彎管的一端連接S型彎管的下端，其另一端則連接到一程管的下端(出口端)，對稱彎管和S型彎管布置于輻射爐管平面的兩側。每個輻射爐管第一、第二程爐管間的兩個彎管組合連接件的管長相同，對稱彎管與爐管平面相交成不同夾角。每個第二程管兩側各有一S型彎管向爐管平面外彎出且以爐管平面對稱。
權利要求
1.一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，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； 第一程爐管在第二程爐管下端采用倒Y型管或掌型管合并為一根管。
2.如權利要求I所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述第一程爐管與第二程爐管之間通過對稱彎管與S型彎管形成的彎管組合件連接； 所述對稱彎管是一結構為在同一平面內(nèi)對稱的彎管； 所述第一程爐管出口端與所述彎管組合件的對稱彎管連接，所述倒Y型管或掌型管的入口端與所述彎管組合件的S型彎管連接，倒Y型管或掌型管的出口端連接第二程爐管的入口端； 所述的倒Y型管具有兩個入口和一個出口； 所述的掌型管具有兩個以上的入口和一個出口。
3.如權利要求I所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述輻射爐管第一程爐管和第二程爐管排布于同一平面。
4.如權利要求I所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述輻射爐管第一程爐管排布在兩個平面內(nèi)，且以第二程爐管所在平面為對稱面。
5.如權利要求3所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述第一程爐管布置在第二程爐管的同一側。
6.如權利要求4所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述第一程爐管布置在第二程爐管的同一側。
7.如權利要求I所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述第一程爐管的數(shù)量為2 8之間的自然數(shù)。
8.如權利要求7所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述第一程爐管的數(shù)量為2或4。
9.如權利要求2所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述彎管組合件分處于所述第一程爐管和第二程爐管所處平面的兩側。
10.如權利要求9所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述S型彎管的俯視投影是以第二程爐管平面為對稱。
11.如權利要求2所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 連接同一個第二程爐管的每個彎管組合件管長相同，重量相等。
12.如權利要求I 11之一所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述裂解爐設置一組或多組輻射爐管，每程輻射爐管的管徑為分段變徑或連續(xù)變徑。
13.如權利要求12所述的采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其特征在于 所述的輻射爐管設置強化傳熱構件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用分支變徑爐管的乙烯裂解爐，其中輻射爐管為兩程分支的輻射爐管；第一程爐管在第二程爐管入口端采用倒Y型管或掌型管合并為一根管，第一程爐管與第二程爐管之間通過對稱彎管與S型彎管形成的彎管組合件連接。通過這種設置，可以有效吸收第一程爐管之間及其與第二程爐管之間的熱膨脹差所產(chǎn)生的應力，以避免輻射爐管的彎曲，最終實現(xiàn)提高裂解爐的工藝技術指標、在線率，改善輻射爐管的機械性能、減少操作費用和延長爐管使用壽命。
文檔編號C10G9/20GK102911706SQ20111022452
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者何細藕, 劉敬坤, 李昌力, 袁慕軍, 趙永華, 薛磊, 邵晨, 申海女, 郭玉萍, 李進鋒, 侯瑞, 王海靖, 高景芬, 劉克剛, 李森 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化工程建設有限公司