[发明专利]新型排布单程炉管乙烯裂解炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂解炉，具体涉及用于石油烃裂解生产烯烃的裂解炉。 

背景技术

在乙烯装置中，裂解炉是核心设备(见图1)。为了尽可能缩短裂解反应的停留时间，同时又提高裂解深度，裂解炉的辐射盘管(炉管)向短长度、小直径的方向发展，双程盘管被广泛采用，单程辐射管业已用于工业装置。 

辐射盘管的设计是决定裂解选择性，提高裂解产品烯烃收率和提高对不同裂解原料适应性的关键。改进辐射盘管的结构，成为管式裂解炉技术发展中最核心的部分。20多年来，相继出现了单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管。 

目前主要的乙烯技术提供商关于裂解炉辐射盘管方面的技术如下： 

采用4-1、5-1、6-1等两程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；采用1-1(U)型炉管，通常一小组或两小组炉管配一台线性急冷(废热)锅炉，全部底部供热；采用等径U型或单程炉管，通常两小组或四小组单程炉管配一台线性急冷(废热)锅炉，全部底部供热；采用2-1两程炉管，通常八小组炉管配一台急冷(废热)锅炉； 

目前大多数公司均采用两程(18～24m)分支变径或两程变径高选择性炉管，将停留时间控制在0.15～0.25s。第一程采用小直径炉管，利用它 比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程采用较大直径的炉管以降低对结焦敏感性的影响。所采用的两程高选择性辐射段炉管有1-1型(U型)、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等炉管。高选择性炉管最短停留时间小于0.1s的单程小直径炉管(毫秒炉管)，由于它的比表面积最大，升温速度快，裂解温度最高，因此选择性最高。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是： 

为了克服单程等径炉管结焦速度快、1-1型两程炉管选择性较差的缺点，及单程炉管吸收热应力差的缺点，并保留各自的优点，本发明提供一种新型排布单程炉管乙烯裂解炉，通过单程变径炉管改善裂解炉工艺性能；通过变径炉管中间的弯管段和炉管入口段之前的弯曲连接件，改善炉管受热后的热应力状况，避免了炉管弯曲。裂解炉采用这种炉管后，辐射段炉管选择性得到提高，炉管机械性能改善，运行周期合理。 

本发明的技术方案是： 

一种新型排布单程炉管乙烯裂解炉，该乙烯裂解炉包括：高压汽包1，对流段2，辐射段炉管3，燃烧器4，辐射段5，急冷锅炉6； 

所述的每一个辐射段炉管3为单程立式变径炉管，该炉管的出料管口内径大于进料管口内径；即炉管为变径炉管。 

多个辐射段炉管连接在一个集合管10上，成为一个炉管束；集合管10布置在炉膛外； 

所述的裂解炉包括一个或一个以上的炉管束； 

在每一个炉管束中，集合管10通常是水平布置，即炉管为立式炉管；但也不排除集合管可以垂直布置，即炉管为卧式炉管；特殊情况下，也不 排除集合管倾斜布置的可能。 

对于立式炉管，一般将集合管布置在下方，即物料下进上出；但必要时也可以将集合管布置在上方，即物料上进下出，例如图16所示。 

在每一个炉管束中，集合管10连接有多个分支管11，分支管11与集合管连接的一端为入口端；每一个分支管11的出口端与连接件12的入口端相连接；分支管至少2个，一般是两个以上。 

所述的连接件12包括至少一个弯管或弯头；每一个连接件12的出口端均连接直管13的入口端，直管13的出口端连接单程变径炉管20； 

一般情况下，分支管11连接在集合管10的一侧，连接件12具有一个弯管使物料管拐弯，如图3、图5所示的情况，这个弯曲部分能吸收热膨胀引起的应力。但也不排除分支管连接在水平布置集合管的上方或下方，此时连接件12可以包含多个弯管以及一些直管段，使物料管从集合管上方、下方伸出后，先拐向水平，再拐向上方，而这些弯曲部分同样能起到吸收热应力的作用，例如图17所示。对于垂直布置的集合管，分支管也可以有相应的不同伸出方式。因此，分支管从何处伸出集合管，最终都要经过连接件的至少一次弯曲后，才接到单程变径炉管上，这些弯曲部分的作用就是吸收热应力。 

所述的单程变径炉管20包括：辐射炉管入口段121、弯管段30、辐射炉管出口段140；辐射炉管入口段121通过弯管段30与辐射炉管出口段140连接；每一个辐射段炉管的出口段中心线与该炉管的入口段中心线平行；