[发明专利]用于焚烧双管平面炉中的除焦流出物的炉和方法

说明书

技术领域

这里公开的是一种炉的改进，例如在碳氢化合物的蒸汽裂化中使用的炉。更具体地说，这里公开的是用于焚烧在碳氢化合物的蒸汽裂化期间形成的焦炭的改进的方法和设备。

背景技术

在目前采用的大多数石油炼制工艺中，从石油渣馏分产生焦炭。全世界的环境规章要求收集并处理排放物流中夹带的焦炭颗粒和挥发性组分，以防止将这些物质释放到环境中。通常，这种排放物通过在焚烧炉中燃烧那些混合物而被处理。

蒸汽裂化是用于生产轻烯烃(特别是乙烯和丙稀)的主要商业方法。轻烯烃通过在高温和低碳氢化合物分压下在短的停留时间内热裂化碳氢化合物原料来产生。

在蒸汽裂化中，碳氢化合物原料首先在炉的对流段中由稀释蒸汽预热并且与稀释蒸汽混合。离开对流段的温度一般设计为刚好在显著的热裂化开始的温度点。当在对流段中被预热之后，气态原料/稀释蒸汽混合物在辐射段中被快速加热，以实现所希望的热裂化。当在辐射段中已经实现所希望的热裂化程度之后，炉排放物或者在间接热交换器中或者通过急冷油流的直接注入被快速急冷。

裂化工艺的不希望的副产品经常是沉积在炉辐射管的内表面上通常叫做“焦炭”的炭沉积物。根据被裂化的原料，焦炭也可能沉积在炉对流段的某些管中或者急冷系统中。当在炉中处理通常叫做柏油、残油或沥青的包含非挥发性碳氢化合物的原料的情况下(包括但不限于其中对流段装有中间气液分离器的那些处理)，在分离器的内表面上可以预见污垢或焦炭沉积。

对于能够沉积在炉中并且仍然允许正常范围炉工作的焦炭量存在限制。最后，焦炭沉积物开始使管隔离或堵塞，并且在下述情况发生之前必需被除去：或者达到最大的辐射管金属温度(TMT)、达到最大的辐射盘管压力降、达到最大的对流段压力降、达到最大的急冷系统压力降、或者在炉排放物于蒸汽生成急冷交换器中被急冷的情况下达到最大的急冷交换器出口温度。

来自蒸汽-空气除焦的流出物包括蒸汽、空气、CO、CO₂和未燃烧的焦炭颗粒。以前，来自蒸汽-空气除焦的流出物被引导到除焦旋风分离器或除焦鼓，在其中焦炭颗粒被除去并且气态产物通过除焦通风竖管被排出到大气中。根据除焦鼓或除焦旋风分离器的设计，水洗流可以用来防止焦炭颗粒聚集在鼓壁上。焦炭颗粒从除焦鼓的底部进行收集，并且可以通过陆地填埋(作为副产品)或焚烧进行处理。

近来，已经有这样的炉结构，这种炉结构将来自蒸汽-空气除焦的流出物引导返回到炉的炉膛而不是引导到除焦鼓。这样，除焦流出物流中的CO被转换成CO₂，并且目的是任何未燃烧的焦炭颗粒将被焚烧。

在这些设计中，除焦流出物流通过炉底板中的一个或更多个喷嘴喷射，以使用于辐射炉膛中焦炭颗粒的焚烧停留时间最大化。用于将除焦流出物喷射到单管平面炉膛中的典型布置示于如图1中。

如图1所示，蒸汽-空气除焦流出物通过安装在炉底板中的喷嘴4竖直地喷射到辐射炉膛中。在所喷射的除焦流出物流的一侧上是来自安装在炉底板的燃烧器5的火焰。在除焦流出物流的另一侧上是被除焦的辐射管3的平面。在这种设计中，除焦流出流在一侧具有火焰而另一侧具有较冷的辐射管3的情况下被喷射到辐射炉膛2中。

在图1中所示类型的炉设计中，当紊流的除焦流出物流在离开注入喷嘴之后膨胀时，存在磨蚀性焦炭颗粒腐蚀辐射壁耐火材料的可能性。而且，不希望非常靠近炉的辐射管地喷入除焦流出物流，原因是管是存在于炉膛中的最冷表面并且可能防碍焦炭颗粒的燃烧。

因此，需要一种改进的炉结构，这种炉结构能够将除焦流出物流喷射到炉膛中而没有现有设计的那些缺陷。

发明内容

一方面，这里公开的是一种类型的炉，例如用于裂化碳氢化合物的炉。在本发明的一方面中，提供一种炉，该炉包括：辐射炉膛，该辐射炉膛包括具有中心线的炉底板；沿着所述中心线或邻近中心线安装的多个除焦流出物喷入喷嘴，用于将除焦流出物向上喷入辐射炉膛中；设置成形成第一行燃烧器和第二行燃烧器的多个燃烧器，每行燃烧器位于所述多个除焦流出物喷入喷嘴的相对两侧上；第一平面的辐射盘管，其与炉底板的中心线间隔开的距离大于第一行燃烧器与炉底板的中心线间隔开的距离并且与第一行燃烧器在中心线的同一侧上；以及第二平面的辐射盘管，其与炉底板中心线间隔开的距离大于第二行燃烧器与炉底板中心线间隔开的距离并且与第二行燃烧器在中心线的同一侧上。