[发明专利]导热炉管及制备方法和在裂解炉中的应用

说明书

本发明涉及用于乙烯裂解炉的导热炉管领域，公开了一种导热炉管及制备方法和其在裂解炉中的应用。该导热炉管包括炉管主体，所述炉管主体的内侧壁设置沿炉管主体的长度方向依次重复设置多组导热构件；所述导热构件包括多条沿炉管主体内壁横截面环绕一周形成的第一导热件和沿炉管主体的轴向呈螺旋设置的第二导热件。导热构件主要应用于裂解炉管的前1/3处。该导热炉管具有良好的传热效果，显著提高传热炉管的传热强化综合因子，同时能够有效降低传热炉管的结焦量和渗碳现象。

技术领域

本发明涉及用于乙烯裂解炉的导热炉管领域，具体涉及一种导热炉管及制备方法和在裂解炉中的应用。

背景技术

裂解炉是石油化工中的重要设备，其主要用于对裂解原料进行加热以实现裂解反应，从裂解原理分析，高温、短停留时间和低烃分压对裂解生成乙烯等目的产品的一次反应有利。

对于缩短裂解原料在裂解炉管中的停留时间，可以采用提高炉管的处理量，缩小炉管管径和减少管长的方法来实现。但采用前两种方法也会使得压降相应增加，因而使停留时间减少的效果部分被抵消，而且由于压降增大后也会造成裂解选择性下降，因此很少单独采用。缩短停留时间的最好选择是减少管长，对于单程裂解炉管，裂解原料在炉管内的停留时间可达0.1s以下。因此，对于管长较小的炉管，需要在较短时间内提高炉管的传热性能。

在现有技术中，石油化工行业中的常用的裂解炉的炉管通常有以下结构：

(1)在裂解炉管中沿炉管的轴向从炉管的入口端到出口端设置一个或多个区域或全部区域管壁内表面上的肋片，肋片由沿炉管的轴向在管壁内表面上的螺旋延伸。如CN2144807Y公开的强化传热管，其包括管体，管体内部固定单叶旋转肋片，尽管肋片能达到搅动流体的目的以尽量降低边界层的厚度，但是随着炉管使用时间的增加，炉管内表面的结焦将会使得肋片的作用越来越弱，其降低边界层的作用也会相应的变小。

(2)在炉管的内表面上离散地设置多个翅片，这些翅片也能够降低边界层厚度，但是同样随着炉管内表面的结焦量增多，这些翅片所起的作用也越来越小。

(3)在裂解炉管上增加扭曲片强化传热管，如CN104560111A公开的传热管，扭曲片沿传热管的轴向呈螺旋形延伸，尽管扭曲片强化传热管具有较好强化传热和抑制结焦的效果，但其在长时间的运行过程中，由于操作过程中往往会遇到炉管超温的情况，同时由于裂解炉管在使用过程中不可避免的会发生渗碳等现象，导致扭曲片强化传热管发生开裂，引起扭曲片强化传热管的失效。

因此，在保证传热管传热效果的同时，如何进一步减缓传热炉管内的结焦和渗碳，并且在较短时间内提高裂解物料的温度是裂解炉强化传热炉管是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的传热炉管内壁容易结焦和渗碳、传热效果较差的问题，提供一种导热炉管及制备方法和在裂解炉中的应用，该导热炉管具有良好的传热效果，显著提高导热炉管的传热强化综合因子提高17-25％，同时能够有效降低导热炉管的结焦量和渗碳现象，延长导热炉管的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种导热炉管，所述导热炉管包括炉管主体，所述炉管主体的内侧壁沿所述炉管主体的长度方向自进料口起设置有多组导热构件；一组导热构件由多个第一导热件和一个第二导热件构成，所述第一导热件沿所述炉管主体的内侧壁横截面环绕一周且向炉管主体内凸出形成，所述第二导热件沿所述炉管主体的轴向呈螺旋设置。

本发明第二方面提供一种第一方面所述的导热炉管的制备方法，该方法包括将导热炉管在低氧分压气氛下加热处理，使其表面形成一层导热层。

本发明第三方面提供一种第一方面所述的导热炉管在裂解炉中的应用。

本发明第四方面提供一种裂解炉辐射段炉管，其包括第一方面所述的导热炉管。