[实用新型]一种乙烯裂解炉用8字形截面的5-1型辐射炉管

说明书

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种乙烯裂解炉用8字形截面的5-1型辐射炉管，用于石油化工生产中的乙烯装置裂解炉辐射室内。

背景技术

5-1型辐射炉管是石油化工乙烯装置中乙烯裂解炉广泛采用的一种炉管构型。

目前，世界上重要的乙烯裂解技术提供商所设计的5-1型炉管第一程管和第二程管均采用圆形炉管2，如图1所示，两程管之间采用圆-圆过渡管件5连接。

现有5-1型炉管，为平衡生产能力和裂解反应特性，在炉管排布上排布紧密，管间距较小；第一程炉管需要采用较小管径的炉管，第二程炉管采用较大管径的炉管。这样就会带来单组炉管的生产能力较小，相邻炉管间遮蔽越来越严重，从而导致同一根炉管受双面辐射传热时迎火面温度高，相邻炉管间受遮蔽影响温度较低，造成实际有效换热面积减小，炉管受热不均匀，结果是高温区易结焦，炉管易弯曲变形。

目前，针对现有5-1型炉管受热不均匀、易结焦等缺点，为了增强辐射炉管的换热效果，减轻结焦程度，延长操作周期，裂解炉广泛采用的一种强化传热技术是在辐射炉管上增加一个强化传热部件，该部件可以有效减小管内流体的边界层，有增强换热、增大吸热的效果，从而延长操作周期。目前应用最广泛的一种技术就是在炉管的管段之间增加扭曲片。扭曲片是一个单独的静态铸造部件，炉管是离心铸造而成，这两种不同制造方法的管件和管段组装成辐射盘管以后会对辐射盘管在传热效果和机械性能上造成一定的影响。扭曲片因其结构特点，在其使用过程中容易堵塞，影响使用安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种乙烯裂解炉用8字形截面的5-1型辐射炉管，改善裂解工艺性能，提高生产能力，同时具有良好的机械性能。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种乙烯裂解炉用8字形截面的5-1型辐射炉管，包括第一程炉管和第二程炉管，所述第一程炉管包括五根8字形截面炉管、一个8字形到圆形过渡管件和一根圆形炉管，所述第二程炉管为一根圆形炉管。

所述第一程炉管的五根8字形截面炉管的下端分别与所述8字形到圆形过渡管件的上端相连通，所述8字形到圆形过渡管件的下端与所述第一程炉管中的圆形炉管的上端相连通，所述第一程炉管中的圆形炉管的下端通过U型管和圆形到圆形过渡管件与所述第二程炉管的下端相连通。

所述8字形截面炉管的内腔的横截面是由两个直径相等的圆相交而成的；

两个圆的半径均为R，两个圆的相交高度为h，20mm≤R≤40mm，R/3≤h≤R/2。

所述8字形截面炉管的外表面的横截面为椭圆形。

另外，也可以设计为，所述8字形截面炉管的外表面的横截面是由两个直径相等的圆相交而成的。

所述8字形到圆形过渡管件的上端的五个分支的内腔的横截面均为8字形，其大小与所述8字形截面炉管的内腔相同，下端的内腔的横截面为圆形，其大小与所述U型管的内腔相同，所述8字形到圆形过渡管件的上端和下端之间为从8字形向圆形的过渡段；

所述圆形到圆形过渡管件的一端的大小与U型管的内腔相同，另一端的大小与所述第二程炉管的内腔相同；

所述U型管的直径小于第二程炉管的直径。

每根所述8字形截面炉管的长度为l，第一程炉管的总长为L，L/3≤l≤L。

每根所述8字形截面炉管的横截面的长轴与辐射传热区的中线夹角为α，且0°≤α≤30°；

所述8字形到圆形过渡管件中，8字形截面的长轴与辐射传热区的中线夹角为α，且0°≤α≤30°。

所述辐射炉管构型中的各个炉管均为垂直吊挂，8字形截面炉管和圆形炉管的轴线均垂直于辐射传热区的中线。

所述第一程炉管的五根8字形截面炉管、圆形炉管和第二程炉管的中心线沿辐射室中线分布，且第一程炉管的五根8字形截面炉管、圆形炉管和第二程炉管的中心线位于同一个平面上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)第一程管是8字形截面炉管，较现有技术5-1型圆形炉管来说增大了比表面积，有利于裂解反应起始阶段的大量吸热，有利于裂解反应的发生且生产能力较大。

(2)第一程管外表面是8字形或类似椭圆形，其较圆形炉管来说减小了相邻炉管间的遮蔽效应，保证炉管径环向表面上的温度分布均匀，减轻了结焦的程度，进而延长了裂解炉的运行周期。