[实用新型]一种乙烯裂解炉用椭圆形截面的辐射炉管

说明书

技术领域

本实用新型属于裂解炉领域，具体涉及一种乙烯裂解炉用椭圆形截面的辐射炉管。

背景技术

石油化工乙烯装置中乙烯裂解炉广泛采用的辐射段炉管构型为两程炉管和四程炉管，而三程管在乙烯裂解炉中还未有应用。

如图1和图2所示，斯通-韦伯斯特公司开发的两程2-1型(包括第一程炉管1’和第二程炉管2)及四程2-1-1-1型炉管(包括第一程炉管1’、第二程炉管2、第三程炉管3和第四程炉管4以及过渡管5和Y型管件6’)为典型的不分枝变径管，此两种炉管的管径逐程放大，但每程的管数都是1个，停留时间约为0.15s-0.3s。两程2-1型炉管长度较四程2-1-1-1型炉管短，停留时间也较短，压降也较小；四程2-1-1-1型炉管较两程2-1型炉管长，停留时间也稍长，压降也较大一些，但是生产能力较两程2-1型炉管大。

目前，无论是两程2-1型及四程2-1-1-1型炉管布置，辐射炉管入口和出口都在裂解炉辐射炉顶，横跨管、炉管弹簧吊架系统和废热锅炉均布置在炉顶的狭小空间，它们合理的、无碰撞的布置一直是工程设计的难点。

所有的乙烯裂解炉的专利商设计的两程炉管均采用圆形炉管。

裂解炉反应的起始是吸热反应，需要吸收大量的热量以达到裂解反应温度。所以通常对于两程炉管来说第一程管都要选择小管径，以获得大表面积，达到大量吸热快速升温的效果。

一般来说，小管径炉管对结焦较为敏感，尤其是现在炉管排布越来越密集，相邻炉管间遮蔽越来越严重，这就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。

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椭圆形截面的辐射炉管，其具有两程2-1型炉管较短停留时间和较低压力降的特点，又具有四程2-1-1-1型炉管生产能力较大的特点，三程3-2-2型辐射炉管物料下进上出或者上进下出；第一程管采用椭圆形炉管，可以改善裂解工艺性能，同时可获得良好机械性能。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种乙烯裂解炉用椭圆形截面的辐射炉管，包括第一程炉管、第二程炉管和第三程炉管；

所述第一程炉管包括三根炉管，第二程炉管和第三程炉管均包括两根炉管；

所述第一程炉管的三根炉管均为椭圆形炉管，第二程炉管和第三程炉管均为圆形炉管；

所述第一程炉管的每根炉管的一端与一个椭圆-圆过渡管件的一端连接，每个所述椭圆-圆过渡管件的另一端与一个U型管的一端连接，每个U型管的另一端与3-2型管件的入口端连接，所述3-2型管件的出口端与第二程炉管的一端连接，第二程炉管的每根炉管的另一端与一个跨管的一端连接，两个跨管的另一端分别与第三程炉管的两根炉管的一端连接。

所述第一程炉管的开口端位于最上方，所述第三程炉管的开口端位于最下方；

或者所述第一程炉管的开口端位于最下方，所述第三程炉管的开口端位于最上方。

在所述第一程炉管的每根炉管的内壁上均设有两个与其轴线平行的凸起；

两个所述凸起的横截面均为弧形；

在第一程炉管的每根炉管的横截面上，两个凸起分别位于椭圆形长轴的两端。

在所述第二程炉管的每根炉管中均设有一个文丘里管。

所述椭圆-圆过渡管件为管状结构，其上端面的横截面为椭圆形，下端面的横截面为圆形，中间为从椭圆形到圆形的过渡段，其上端面的尺寸与第一程炉管的每根炉管的横截面尺寸相同，下端面的尺寸与U型管的横截面的尺寸相同。

所述3-2型管件包括连通的三个入口端和两个出口端；

三个U型管的另一端分别与所述3-2型管件的三个入口端连接；

所述3-2型管件的两个出口端分别与第二程炉管的两根炉管连接。

所述第一程炉管、第二程炉管和第三程炉管均垂直吊挂，并垂直于辐射传热区的中线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型具有两程2-1型炉管较短停留时间和较低压力降的特点，又具有四程2-1-1-1型炉管生产能力较大的特点，在一定程度上改善了工艺性能；三程3-2-2型辐射炉管可采取物料炉底进炉顶出的方式，使横跨管布置在炉底、废热锅炉和部分炉管的弹簧吊架系统布置在炉顶，增加了炉顶空间布置的灵活性，给工程实施带来了便利；

2、第一程炉管是椭圆炉管，较圆形炉管来说增大了表面积，有利于裂解反应的进行；