[发明专利]乙烯裂解炉

说明书

本发明公开了一种乙烯裂解炉。该乙烯裂解炉包括辐射段、对流段、急冷锅炉、高压汽包、引风机等，其中辐射炉管包括多组辐射炉管组，每组辐射炉管组中的出口管和入口管各自集中布置，且该乙烯裂解炉在辐射段采用双段式供热，其中上部燃烧器布置在入口管两侧，或在出口管两侧布置的燃烧器负荷低。根据本发明，可大大降低发生二次反应并结焦的隐患以及进一步缓解辐射炉管外壁过热的问题，可显著延长清焦的间隔时间并延长辐射炉管的使用寿命。

技术领域

本发明涉及乙烯裂解领域，更具体地，涉及一种乙烯裂解炉。

背景技术

采用石油烃类蒸汽裂解法制乙烯的乙烯裂解炉，通常包括辐射段、对流段、急冷锅炉、高压汽包和引风机等组成部分。在乙烯裂解炉中，辐射段的辐射炉管内进行的是强吸热的裂解反应，反应所需的热量由炉膛内的供热设备(即燃烧器)消耗燃料来供给。按照在裂解炉炉膛中的安装位置的不同，燃烧器可分为底部燃烧器和侧壁燃烧器两种，因此裂解炉的供热方式可分为三种：全底部燃烧器供热、全侧壁燃烧器供热和底部侧壁联合供热。

图1所示为全部侧壁燃烧器供热的裂解炉的示意图。这种供热方式具有供热均匀、有利于减小炉膛宽度等优点，在早期的裂解炉上多有应用。但是，由于燃烧器数量较多，暴露出投资高，燃料气管线布置复杂，现场操作调整和检查维修工作量大等缺点，且只能使用气体燃料，此外炉膛外壁温度容易超温、散热损失大，在裂解炉应用中逐渐趋于被淘汰。而且此种侧壁燃烧器为预混式燃烧器，其产生的NOx较高。

图2所示为全部底部燃烧器供热的裂解炉的示意图。由于其燃烧器数量的减少，使得燃烧器布置及燃料管线配管设计工作的难度降低，生产中操作调整和日常维护更加便利，并且可以扩大燃料的使用范围，目前在多个裂解炉专利商的设计中均有大量的应用，其缺点是受燃烧器负荷及供热高度的限制，必须采取措施如优化炉膛尺寸及燃烧器设计来改善炉膛高度方向的热量分布，而且存在底部过热的风险。当炉膛高度高和底部燃烧器负荷大时还会出现火焰翻转和舔炉管现象。目前底部燃烧器发展较快，而且其可采用分级燃料及烟气再循环技术，NO_x排放较低。

图3所示为底部侧壁联合供热的裂解炉的示意图。底部侧壁联合供热折中考虑了前两种供热方式的优缺点，但是在应用于大型化裂解炉时，其仍存在侧壁燃烧器附近炉膛外壁容易超温以及底部燃烧器过热和火焰翻转等问题。其NO_x排放介于全部底部供热和全部侧壁供热之间，在现在环保要求越来越高的情况下难以满足排放标准。

传统供热方式除了上述问题之外，随着裂解炉大型化发展趋势及对操作自动化要求的提高，还面临其它新的挑战：单个燃烧器负荷过大、火焰翻转舔炉管的概率大大增加，炉管局部过热，运行周期缩短的问题出现，装置长期平稳安全运转受到严重影响；另外，炉膛高度的增加使得侧壁燃烧器数量继续增加，增大了炉膛外壁温度超温的风险，加重了现场操作人员日常检维修工作的强度，这也不利于满足日益严格的节能减排及操作自动化要求。

在中国专利申请CN 104560114A中，公开了一种双段供热结构的乙烯裂解炉，其可在一定程度上缓解燃烧系统设计复杂、单个燃烧器负载过高等问题，但是该双段供热结构的乙烯裂解炉存在可能发生二次反应并结焦的隐患，此外，其还存在辐射炉管外壁温度偏高导致辐射炉管使用寿命缩短等问题。

发明内容

本发明提出了一种乙烯裂解炉，其可在缓解乙烯裂解炉的燃烧系统设计复杂、单个燃烧器负载过高等问题的同时避免发生二次反应，并有利于延长清焦的间隔时间并延长辐射炉管使用寿命。