一种乙烯裂解炉的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种乙烯裂解炉，其包括辐射盘管组件（40），其由在辐射段内沿炉体长度方向垂直于底面排布的X型辐射盘管模块（30）构成，每X型辐射盘管模块由四组辐射盘管（20）构成，每组辐射盘管（20）由炉管（10）构成，所述四组辐射盘管（20）在X型辐射盘管模块（30）中心共同连有四合一立体聚合管（34）作为物料的出口，所述四组辐射盘管（20）距离所述X型辐射盘管模块（30）中心最远管口作为物料的入口并共同连有入口集合管（36）；还包括底部燃烧器（35），设置在每两个相邻辐射盘管（20）之间空隙处。本发明实现各独立辐射盘管上每个炉管受热均匀，延长了炉管的使用寿命，并提高了乙烯生产能力。
【专利说明】一种乙烯裂解炉
【技术领域】
[0001]本发明属于石油化工领域，具体涉及一种石油化工生产中的乙烯裂解炉。
【背景技术】
[0002]目前世界上99%的乙烯是由管式炉裂解法生产的，而作为裂解反应的发生设备，裂解炉辐射盘管的材质、构型及排布方法对裂解反应的进行、操作周期及炉管使用寿命都有直接影响。就辐射盘管排布型式而言，目前，裂解技术主要提供商Lummus公司、Stone&Webster公司、Kellog&Braun Root公司及Technip (KTI)公司等主要有单排管(图1A)和双排管(图1B)的排布型式。立管式裂解炉的辐射盘管大多采用单排管，由此保证辐射盘管受热均匀。还有采用双排管，由此可在较低投资的前提下获得较大的单炉乙烯生产能力。
[0003]图1A表示典型的单排布置的辐射盘管组，其辐射盘管沿炉体长度方向的中线，SP图中辐射段中线单排排布，其两侧受燃烧器的双面辐射，物料在辐射盘管中裂解流经急冷锅炉，再进入下游流程。
[0004]图1B表示典型的双排布置的辐射盘管组，其辐射盘管沿辐射段中线平行且跨辐射段中线对称双排排布，辐射盘管因排布中的相互影响，其两侧受燃烧器的不均匀双面辐射，物料在辐射盘管中裂解流经急冷锅炉，再进入下游流程。
[0005]现有的单排布置的辐射盘管组因受双面辐射，辐射效果最好，但在同样大小的辐射段中，所布置的炉管数量最少，因而生产能力最小；而现有的双排布置的辐射盘管组因相互之间受到影响，其辐射传热效果最差，炉管表面壁温温差较大，容易引起炉管变形，但可布置较多的炉管，生产能力较单排管扩大了一倍。
[0006]中国专利CN101333147A公开了一种乙烯裂解炉，其包括辐射段、对流段、底部燃烧器、侧壁燃烧器等，虽然上述裂解炉的辐射炉管在辐射室内呈两排排列，虽然保证了生产能力，但两排排列之间的内侧遮蔽严重，仍然难以改进辐射炉管传热效果。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的上述缺陷，本发明提出一种新型乙烯裂解炉构型，在该乙烯裂解炉内设置辐射盘管组件，该组件由在辐射段内沿炉体长度方向垂直于底面排布的X型辐射盘管组构成，上述X型辐射盘管具有单排炉管布置的双面辐射、炉管受热均匀、炉管寿命长等优点，并且，其乙烯生产能力大于双排炉管布置的裂解炉。
[0008]本发明所提供的一种乙烯裂解炉，其包括辐射盘管组件40及底部燃烧器35，所述底部燃烧器35位于乙烯裂解炉辐射段底部；
[0009]所述辐射盘管组件40包括至少两个X型辐射盘管模块30，所述X型辐射盘管模块30设置在辐射段内，且沿炉体长度方向垂直于底面排布；
[0010]所述辐射盘管组件40包括2-6个X型辐射盘管模块30，优选包括4个X型辐射盘管模块30。
[0011]每个所述X型辐射盘管模块30包括四组辐射盘管20 ;所述四组辐射盘管20以辐射段内物料出口为中心，在每个所述X型辐射盘管模块30内呈X形排布；
[0012]每组所述辐射盘管20包括多管程炉管10，所述多管程炉管10为四程炉管。
[0013]每个所述辐射段内物料出口为一个四合一立体聚合管34，其设置在每个所述X型辐射盘管模块30中心，且与各个四组辐射盘管20的一端共同连接；
[0014]每个所述X型辐射盘管模块30的物料入口设置在各个所述四组辐射盘管20中距离所述X型辐射盘管组30的中心最大的管口处；在每个所述X型辐射盘管模块30内，各个所述底部燃烧器35设置在相邻两组所述辐射盘管20之间。
[0015]本发明和现有技术在构型上的非常大的差别在于形成了 X行辐射盘管，即在每个所述X型辐射盘管模块30内，所述四组辐射盘管20呈X形排布，且每两组辐射盘管20在同一条直线上形成X形的一边；
[0016]相邻两组辐射盘管20的夹角为α，且80°〈 α〈100°优选α =90°。
[0017]每个所述X型辐射盘管模块30内的辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块30中心且与辐射段中线垂直的垂直线将相邻两组辐射盘管20的夹角等分，即每个夹角α的任一侧辐射盘管20与辐射段中线或所述垂直线的夹角为α /2。
[0018]本发明对于物料的出口，采用四合一立体聚合管34，设置在每个所述X型辐射盘管模块30中心，且所述聚合管34中的相邻两个支管间的夹角为β ;所述四合一立体聚合管34的出口连接急冷锅炉38 ；
[0019]所述相邻两个支管间的夹角β被辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块30中心且与辐射段中线垂直的垂直线等分；即每个夹角β的任一侧支管与辐射段中线或该垂直线的夹角为β/2。
[0020]所述相邻两组辐射盘管20的夹角α与相邻两个支管间的夹角β角度一致，80。<β <100°，优选 β=90。。
[0021 ] 本发明对于物料的入口，采用每个所述X型辐射盘管模块30的物料入口处连接有入口集合管36 ;所述入口集合管36连接各组辐射盘管20的物料入口 ；
[0022]所述入口集合管36为圆形集合管或多边形集合管。
[0023]所述入口集合管36设置在裂解炉辐射段内或者裂解炉辐射段外，优选设置在裂解炉辐射段外。当入口集合管36设置在裂解炉辐射段外时，所述入口集合管36及其所连接的管道内的温度较低，对管道材质的要求低，有较高的经济性和操作可靠性；当入口集合管36设置在裂解炉辐射段内时，使得辐射段炉顶外有较大的空间，便于弹簧吊挂的布置和维修操作，但是因为在辐射段内布置，温度较辐射段外高，所以管道材质耐高温性等性质需要相应提闻。
[0024]所述入口集合管36为连接各套独立辐射盘管20内物料入口的圆形集合管或多边形集合管，优选四边形集合管，使各套独立辐射盘管20内物料的出口以及物料的入口处于一个平面。
[0025]对于底烧的设置，在裂解炉的构型上是十分重要的一个环节，在每个所述X型辐射盘管模块30内，各个所述底部燃烧器35设置在相邻两组所述辐射盘管20之间的空隙内，且与该两组所述辐射盘管20的距离相等。
[0026]本发明在具体的应用中，一个实施例是在模块30内，设置了 4个底烧，即相邻模块间的底烧烟气容易造成干扰，因此在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块30之间设置有烟气阻隔墙37，该烟气阻隔墙37的高度至少为所述底部燃烧器35火焰高度的1/2。
[0027]本发明另一个实施例中，如果不设置烟气阻隔墙37，完全可以省略一个底烧，在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块30间仅设置有一个底部燃烧器35，所述该底部燃烧器35取代相邻两个所述X型辐射盘管模块30间距离最近的两个底部燃烧器；且该仅一个底部燃烧器35距离相邻两个所述X型辐射盘管模块30间的四组辐射盘管20的距离相等。
[0028]本发明的乙烯裂解炉，采用X型辐射盘管组，每组由两两呈一条直线的四个分支的一套独立辐射盘管构成，每个X型辐射盘管组的两个相邻分支上两组辐射盘管20之间均设置一个底部燃烧器，这种X型辐射盘管的布置方式的优点在于:
[0029]1.在有效的炉膛空间里能排下更多的炉管，在增加生产能力的同时也减少了炉体占地，经济效益明显；
[0030]2.X型辐射盘管组实现各独立辐射盘管上每个炉管受热均匀，提高了辐射传热效率，延长了炉管的使用寿命；
[0031]3.X型辐射盘管构型与入口集合管、四合一立体聚合管的组合结构有利于裂解炉的布置，充分利用了空间，简化了工程难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1A是现有的单排布置的辐射盘管组的侧视图。
[0033]图1B是现有的单排布置的辐射盘管组的俯视图。
[0034]图1C是现有的双排布置的辐射盘管组的侧视图。
[0035]图1D是现有的双排布置的辐射盘管组的俯视图。
[0036]图2A是本发明的乙烯裂解炉的一个X型辐射盘管组的侧视图。
[0037]图2B是本发明的乙烯裂解炉的一个X型辐射盘管组的俯视图。
[0038]图3A是本发明乙烯裂解炉的实施例1的X型辐射盘管组的立体图。
[0039]图3B是本发明乙烯裂解炉的实施例1的X型辐射盘管组的俯视图。
[0040]图3C是本发明乙烯裂解炉的实施例1的X型辐射盘管组的侧视图。
[0041]图4A是本发明乙烯裂解炉的实施例2 (带有烟气阻隔墙)的X型辐射盘管组的立体图。
[0042]图4B是本发明乙烯裂解炉的实施例2 (带有烟气阻隔墙)的X型辐射盘管组的俯视图。
[0043]图5A本发明乙烯裂解炉的实施例3 (组间一个底部燃烧器)的X型辐射盘管组的立体图。
[0044]图5B是本发明乙烯裂解炉的实施例3 (组间一个底部燃烧器)的X型辐射盘管组的俯视图。
[0045]图6是本发明乙烯裂解炉的四合一立体聚合管的俯视图。
[0046]附图标记说明:
[0047]10 -炉管；20 -辐射盘管；30 _ X型辐射盘管模块；40 -辐射盘管组件；31 -单排布置的辐射盘管组；32 -双排布置的辐射盘管组；33 -方形燃烧器；34_四合一立体聚合管；35_底部燃烧器；36_入口集合管；37_烟气阻隔墙；38_急冷锅炉；a_辐射段中线。
【具体实施方式】
[0048]图2A是本发明的乙烯裂解炉的一个X型辐射盘管组的侧视图，图2B是图2A的俯视图，以上两幅附图表示一个X型辐射盘管组的排列型式，X型辐射盘管模块30布置呈X型且其相邻两组辐射盘管20的夹角α=90度。辐射盘管20与辐射段中线所形成的夹角为α/2, α/2=45°，炉管10受到其两侧的底部燃烧器35均匀的双面辐射，物料通过入口集合管36从X型福射盘管模块30四个分支的最外端，向X构型中心汇聚至四合一立体聚合管34，后流经急冷锅炉38，再进入下游流程。
[0049]下面结合具体实施例，进一步说明本发明。
[0050]实施例1
[0051]如图3Α?3C所示的一种乙烯裂解炉，一种乙烯裂解炉，其包括辐射盘管组件40及底部燃烧器35，所述底部燃烧器35位于乙烯裂解炉辐射段底部；
[0052]所述辐射盘管组件40包括至少4个X型辐射盘管模块30，所述X型辐射盘管模块30设置在辐射段内，且沿炉体长度方向垂直于底面排布；
[0053]每个所述X型辐射盘管模块30包括四组辐射盘管20 ;所述四组辐射盘管20以辐射段内物料出口为中心，在每个所述X型辐射盘管模块30内呈X形排布；每两组辐射盘管20在同一条直线上形成X形的一边；相邻两组辐射盘管20的夹角为α，α =90°。
[0054]每个所述X型辐射盘管模块30内的辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块30中心且与辐射段中线垂直的垂直线将相邻两组辐射盘管20的夹角等分，即每个夹角α的任一侧辐射盘管20与辐射段中线或所述垂直线的夹角为α /2=45度。
[0055]每组所述辐射盘管20包括四程炉管10 ；
[0056]每个所述辐射段内物料出口为一个四合一立体聚合管34，其设置在每个所述X型辐射盘管模块30中心，且与各个四组辐射盘管20的一端共同连接；
[0057]每个所述X型辐射盘管模块30的物料入口设置在各个所述四组辐射盘管20中距离所述X型辐射盘管组30的中心最大的管口处；
[0058]在每个所述X型辐射盘管模块30内，各个所述底部燃烧器35设置在相邻两组所述辐射盘管20之间，且与该两组所述辐射盘管20的距离相等。
[0059]本发明对于物料的出口，采用四合一立体聚合管34，设置在每个所述X型辐射盘管模块30中心，且所述聚合管34中的相邻两个支管间的夹角为β ;所述四合一立体聚合管34的出口连接急冷锅炉38 ；
[0060]所述相邻两个支管间的夹角β被辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块30中心且与辐射段中线垂直的垂直线等分；即每个夹角β的任一侧支管与辐射段中线或该垂直线的夹角为β/2。
[0061]所述相邻两组辐射盘管20的夹角α与相邻两个支管间的夹角β角度一致，β =90。 。
[0062]本发明对于物料的入口，采用每个所述X型辐射盘管模块30的物料入口处连接有入口集合管36 ;所述入口集合管36连接各组辐射盘管20的物料入口 ；
[0063]所述入口集合管36为四边形集合管。
[0064]所述入口集合管36设置裂解炉辐射段外，各套独立辐射盘管20内物料的出口以及物料的入口处于一个平面。
[0065]实施例2
[0066]如图4A?4B所示的一种乙烯裂解炉，本发明在具体的应用中，在各个模块30内，设置了 4个底烧35，即相邻模块间的底烧烟气容易造成干扰，因此在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块30之间设置有烟气阻隔墙37，该烟气阻隔墙37的高度至少为所述底部燃烧器35火焰高度的1/2。
[0067]实施例3
[0068]如图5A?5B所示的一种乙烯裂解炉，是本发明另一个实施例，如果不设置烟气阻隔墙37，完全可以省略一个底烧，在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块30间仅设置有一个底部燃烧器35，所述该底部燃烧器35取代相邻两个所述X型辐射盘管模块30间距离最近的两个底部燃烧器；且该仅一个底部燃烧器35距离相邻两个所述X型辐射盘管模块30间的四组辐射盘管20的距离相等。
[0069]图5所述的辐射盘管是指全炉辐射盘管40，其由在辐射段内垂直排布的四组X型辐射盘管模块30构成；一个X型辐射盘模块30由四组辐射盘管20构成且呈X型排布；一组独立辐射盘管20由四程炉管10构成。辐射段底部燃烧器35均匀布置在X型盘管排布的内部空隙处，相邻两组X型辐射盘管30之间仅设置有一个辐射段底部燃烧器35 ；X型辐射盘管入口集合管36为多边形集合管；X型辐射盘管30出口通过一个4合I立体聚合管34聚合。
[0070]上述技术方案只是本发明的几种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述【具体实施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选地或仅为说明发明如何实现，而并不具有限制性的意义。
【权利要求】
1.一种乙烯裂解炉，其包括辐射盘管组件(40)及底部燃烧器(35)，所述底部燃烧器(35)位于乙烯裂解炉辐射段底部，其特征在于: 所述辐射盘管组件(40)包括至少两个X型辐射盘管模块(30)，所述X型辐射盘管模块(30)设置在辐射段内，且沿炉体长度方向垂直于底面排布； 每个所述X型辐射盘管模块(30)包括四组辐射盘管(20);所述四组辐射盘管(20)以辐射段内物料出口为中心，在每个所述X型辐射盘管模块(30)内呈X形排布； 每组所述辐射盘管(20)包括多管程炉管(10)； 每个所述辐射段内物料出口为一个四合一立体聚合管(34)，其设置在每个所述X型辐射盘管模块(30)中心，且与各个四组辐射盘管(20)的一端共同连接； 每个所述X型辐射盘管模块(30)的物料入口设置在各个所述四组辐射盘管(20)中距离所述X型辐射盘管组(30)的中心最大的管口处； 在每个所述X型辐射盘管模块(30 )内，各个所述底部燃烧器(35 )设置在相邻两组所述辐射盘管(20)之间。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 在每个所述X型辐射盘管模块(30 )内，所述四组辐射盘管(20 )呈X形排布，且每两组辐射盘管(20)在同一条直线上形成X形的一边； 相邻两组辐射盘管(20)的夹角为α，且80° <α〈100°。
3.根据权利要求2所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 每个所述X型辐射盘管模块(30)内的辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块(30)中心且与辐射段中线垂直的垂直线将相邻两组辐射盘管(20)的夹角等分，即每个夹角α的任一侧辐射盘管(20)与辐射段中线或所述垂直线的夹角为α /2。
4.根据权利要求2所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 相邻两组辐射盘管(20)的夹角为(1，且(1=90°。
5.根据权利要求1或2所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 所述多管程炉管(10)为四程炉管。
6.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 所述四合一立体聚合管(34)设置在每个所述X型辐射盘管模块(30)中心，且所述聚合管(34)中的相邻两个支管间的夹角为β ;所述四合一立体聚合管(34)的出口连接急冷锅炉(38)； 所述相邻两个支管间的夹角β被辐射段中线或过所述X型辐射盘管模块(30)中心且与辐射段中线垂直的垂直线等分；即每个夹角β的任一侧支管与辐射段中线或该垂直线的夹角为β/2。
7.根据权利要求2或6所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 所述相邻两组辐射盘管(20)的夹角α与相邻两个支管间的夹角β角度一致，80。<β <100°。
8.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 每个所述X型辐射盘管模块(30 )的物料入口处连接有入口集合管(36 );所述入口集合管(36)连接各组辐射盘管(20)的物料入口 ； 所述入口集合管(36)为圆形集合管或多边形集合管。
9.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 在每个所述X型辐射盘管模块(30 )内，各个所述底部燃烧器(35 )设置在相邻两组所述辐射盘管(20)之间的空隙内，且与该两组所述辐射盘管(20)的距离相等。
10.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块(30)之间设置有烟气阻隔墙(37)，该烟气阻隔墙(37)的高度至少为所述底部燃烧器(35)火焰高度的1/2 ;所述底部燃烧器(35)分别设置在所述X型辐射盘管模块(30)的四组辐射盘管(20)间。
11.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 在辐射段底面上，相邻两个所述X型辐射盘管模块(30)间仅设置有一个底部燃烧器(35)，所述该底部燃烧器(35)取代相邻两个所述X型辐射盘管模块(30)间距离最近的两个底部燃烧器； 且该仅一个底部燃烧器(35)距离相邻两个所述X型辐射盘管模块(30)间的四组辐射盘管(20)的距离相等。
12.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉，其特征在于: 所述辐射盘管组件(40)包括2-6个X型辐射盘管模块(30)，优选包括4个X型辐射盘管模块(30)。
【文档编号】C07C11/04GK104232146SQ201310236699
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】孙向军, 薛磊, 李光, 郭玉萍, 刘克刚, 刘敬坤, 李森, 胡鸣, 袁慕军, 门宽亮, 高景芬, 张艳 申请人:中国石化工程建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司