专利名称：新型排布单程炉管乙烯裂解炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种裂解炉，具体涉及用于石油烃裂解生产烯烃的裂解炉。
背景技术：
在乙烯装置中，裂解炉是核心设备(见图1)。为了尽可能缩短裂解反应的停留时间，同时又提高裂解深度，裂解炉的辐射盘管(炉管)向短长度、小直径的方向发展，双程盘管被广泛采用，单程辐射管业已用于工业装置。
辐射盘管的设计是决定裂解选择性，提高裂解产品烯烃收率和提高对不同裂解原料适应性的关键。改进辐射盘管的结构，成为管式裂解炉技术发展中最核心的部分。20多年来，相继出现了单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管。
目前主要的乙烯技术提供商关于裂解炉辐射盘管方面的技术如下采用4-1、5-1、6-1等两程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；采用1-1(U)型炉管，通常一小组或两小组炉管配一台线性急冷(废热)锅炉，全部底部供热；采用等径U型或单程炉管，通常两小组或四小组单程炉管配一台线性急冷(废热)锅炉，全部底部供热；采用2-1两程炉管，通常八小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；目前大多数公司均采用两程(18～24m)分支变径或两程变径高选择性炉管，将停留时间控制在0.15～0.25s。第一程采用小直径炉管，利用它比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程采用较大直径的炉管以降低对结焦敏感性的影响。所采用的两程高选择性辐射段炉管有1-1型(U型)、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等炉管。高选择性炉管最短停留时间小于0.1s的单程小直径炉管(毫秒炉管)，由于它的比表面积最大，升温速度快，裂解温度最高，因此选择性最高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服单程等径炉管结焦速度快、1-1型两程炉管选择性较差的缺点，及单程炉管吸收热应力差的缺点，并保留各自的优点，本发明提供一种新型排布单程炉管乙烯裂解炉，通过单程变径炉管改善裂解炉工艺性能；通过变径炉管中间的弯管段和炉管入口段之前的弯曲连接件，改善炉管受热后的热应力状况，避免了炉管弯曲。裂解炉采用这种炉管后，辐射段炉管选择性得到提高，炉管机械性能改善，运行周期合理。
本发明的技术方案是一种新型排布单程炉管乙烯裂解炉，该乙烯裂解炉包括高压汽包1，对流段2，辐射段炉管3，燃烧器4，辐射段5，急冷锅炉6；所述的每一个辐射段炉管3为单程立式变径炉管，该炉管的出料管口内径大于进料管口内径；即炉管为变径炉管。
多个辐射段炉管连接在一个集合管10上，成为一个炉管束；集合管10布置在炉膛外；所述的裂解炉包括一个或一个以上的炉管束；在每一个炉管束中，集合管10通常是水平布置，即炉管为立式炉管；但也不排除集合管可以垂直布置，即炉管为卧式炉管；特殊情况下，也不排除集合管倾斜布置的可能。
对于立式炉管，一般将集合管布置在下方，即物料下进上出；但必要时也可以将集合管布置在上方，即物料上进下出，例如图16所示。
在每一个炉管束中，集合管10连接有多个分支管11，分支管11与集合管连接的一端为入口端；每一个分支管11的出口端与连接件12的入口端相连接；分支管至少2个，一般是两个以上。
所述的连接件12包括至少一个弯管或弯头；每一个连接件12的出口端均连接直管13的入口端，直管13的出口端连接单程变径炉管20；一般情况下，分支管11连接在集合管10的一侧，连接件12具有一个弯管使物料管拐弯，如图3、图5所示的情况，这个弯曲部分能吸收热膨胀引起的应力。但也不排除分支管连接在水平布置集合管的上方或下方，此时连接件12可以包含多个弯管以及一些直管段，使物料管从集合管上方、下方伸出后，先拐向水平，再拐向上方，而这些弯曲部分同样能起到吸收热应力的作用，例如图17所示。对于垂直布置的集合管，分支管也可以有相应的不同伸出方式。因此，分支管从何处伸出集合管，最终都要经过连接件的至少一次弯曲后，才接到单程变径炉管上，这些弯曲部分的作用就是吸收热应力。
所述的单程变径炉管20包括辐射炉管入口段121、弯管段30、辐射炉管出口段140；辐射炉管入口段121通过弯管段30与辐射炉管出口段140连接；每一个辐射段炉管的出口段中心线与该炉管的入口段中心线平行；此处所称的平行是指工程意义上的平行，不是数学意义上的严格平行，由于工程上的安装误差以及使用状态下的热变形，每一个辐射段炉管的出口段中心线与该炉管的入口段中心线实际上可能略有一点夹角，这与本发明的技术方案仍是等同的。
从每一个辐射段炉管的出口段中心线指向该炉管入口段中心线的矢量方向，称为该炉管的弯曲方向。即该弯曲方向相当于一个箭头，它垂直于炉管出口段中心线，从出口段中心线指向入口段中心线的延长线，同时在工程上也垂直于炉管入口段中心线的延长线。
在同一个炉管束中，每一个辐射段炉管的出口段的中心线相互平行且均处于一个平面内，该平面称为该炉管束的炉管平面。此处所称的平行也是指工程意义上的平行而非数学意义上的平行。
在工业应用中，炉管排布还可以有各种具体优选方案在每一个炉管束中每一个炉管的入口段中心线均位于一个平面内，该平面称为该炉管束的入口段平面，所述的炉管入口段平面在炉管平面的集合管侧或非集合管侧。图3、图4是炉管入口段平面在炉管平面的集合管侧的一种情况，此时每一个炉管的弯曲方向与炉管平面垂直并指向集合管一侧。图5、图6是炉管入口段平面在炉管平面的非集合管侧的一种情况，此时每一个炉管的弯曲方向与炉管平面垂直并指向非集合管一侧。但炉管入口段平面在炉管平面的集合管侧并不限于图3、图4表示的情况；同样，炉管入口段平面在炉管平面的非集合管侧也不限于图5、图6表示的情况。
在每一个炉管束中所有第奇数个炉管的入口段中心线均处于一个平面内，该平面称为奇数管平面；所有第偶数个炉管的入口段中心线也均处于一个平面内，该平面称为偶数管平面；所述的奇数管平面和偶数管平面分别位于炉管平面的两侧。图7、图8是奇数管平面和偶数管平面分别位于炉管平面两侧的一种情况，此时所有炉管的弯曲方向与炉管平面垂直，并且按照奇偶数依次分别指向集合管一侧、非集合管一侧，即相邻炉管的弯曲方向是交错的。同样不限于图7、图8表示的情况。
在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面平行，并指向同一个方向；每一个炉管的入口段中心线均处于炉管平面内。在该炉管束的炉管平面内，同一个炉管的出口段中心线与入口段中心线相邻。两个管束组合时，每一个炉管的弯曲方向可以是相同或相反。即图9、图10、图11表示的情况，此时所有炉管的弯曲方向与集合管中心线基本处于平行状态。
对于单程变径炉管，可以有多种不同方式变径。例如可以是连续变径，也可以是阶梯式变径。
一次阶梯式变径的方式是所述的辐射炉管入口段121是等径直管；所述的辐射炉管出口段140包括直炉管41、变径管42、出口直管49；所述的直炉管41、出口直管49均是等径直管；直炉管41的入口端管口固定连接弯管段30的出口端管口，直炉管41的出口端管口固定连接变径管42的入口端管口；变径管42的出口端管口固定连接出口直管49的入口端管口；辐射炉管入口段121、弯管段30和直炉管41的内径均与变径管42入口端管口内径相同；变径管42出口端管口内径大于变径管42入口端管口内径；出口直管49的内径与变径管42出口端管口内径相同。
即如图12表示的变径方式。
还可以有多次阶梯式变径的方式，在一次阶梯式变径的基础上所述的辐射炉管出口段140还包括1至4个变径管；即采用二次、三次、四次、五次的阶梯式变径方式。
所述的辐射炉管出口段140中，相邻的两个变径管之间有一个直管段，自直炉管41到出口直管49，每一个直管段的内径依次增加；每一个变径管的管口内径等于与该管口相连接的直管段内径。
根据需要还可以采取六次、七次、八次、九次，以致更多次的阶梯式变径方式。或者将阶梯式变径与连续变径结合在一起，一部分炉管采用阶梯变径，一部分炉管采用连续变径。总之，只要物料下游的炉管内径大于等于上游炉管内径，实质上都是本发明技术方案的一种选择。
裂解炉的炉管参数可以进一步优化所述的每一个辐射段炉管的出口端管口内径与该炉管入口端管口内径之比的范围是大于1，小于等于1.4。
所述的辐射段炉管的入口端管口内径的范围是25mm至50mm。优选入口端管口内径的范围是35mm至45mm。
所述的辐射段炉管的出口端管口内径的范围是35mm至65mm。优选出口端管口内径的范围是45mm至60mm。
为了增强传热效果，还可以在所述的辐射段炉管中采用强化传热元件。强化传热元件可以是各种公知或不公知的元件，如螺旋片内插件、扭带内插件、交叉锯齿形内插件、线圈芯体内插件、绕花丝多孔体、球状基体内插件等，以利于传热。也可以在炉管的不同部分分别加入不同的强化传热元件。
在工程上一般多采用集合管水平布置在下方，即单程立式炉管的技术方案，进一步优化的一系列技术方案如下在每一个炉管束中，集合管10水平布置，在每一个集合管10的一侧连接有多个水平的分支管11，每一个分支管11的另一端均连接一个连接件12；此时水平分支管的含义是指分支管不是垂直的，也不是大角度倾斜的，而不是指数学上的水平概念，在工程中根据分支管的长度允许有一定的倾斜角，一般情况下，分支管与水平面的倾斜角不超过正负15度。
所述的连接件12是弯管或弯头，弯向上方；连接件12的上端连接直管13，直管13的上端连接单程变径炉管20；所述的单程变径炉管20包括辐射炉管下段21、弯管段30、辐射炉管上段40；辐射炉管下段21的上管口固定连接弯管段30的下管口，弯管段30的上管口固定连接辐射炉管上段40的下管口；所述的弯管段30的下管口中心线与辐射炉管下段21的中心线重合，该中心线称为下段中心线；弯管段30的上管口中心线与辐射炉管上段40的中心线重合，该中心线称为上段中心线；所述的上段中心线与下段中心线是铅直平行线，两线间隔一定的距离；从上段中心线指向下段中心线的水平矢量方向，称为该炉管的弯曲方向；由于出口段中心线与入口段中心线基本平行，因此弯管段30实际上至少要包括两个弯曲段，在主视图上看，沿物料走向，即从下向上，如果第一个弯曲段使炉管向左产生弯曲，即第一个弯曲段的曲率半径中心点在炉管的左侧；则第二个弯曲段应该使炉管向右产生弯曲，即第二个弯曲段的曲率半径中心点在炉管的右侧，这样才能使炉管重新弯曲到向上的方向。当然在两个弯曲段之间可以有一个直管段，如果需要时，也可以包括更多的弯曲段和直管段，逐渐改变炉管的弯曲走向，甚至可以交替向左右弯曲，只要最终重新弯回到向上的方向即可。
在同一个炉管束中，每一个辐射段炉管的上段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为该炉管束的炉管平面，集合管位于所述的炉管平面的一侧；集合管所在一侧称为炉管平面的集合管侧，另一侧称为炉管平面的非集合管侧。
以上和以下所称的平行、水平和铅直概念，都是指工程意义上的概念，不是数学意义上的概念，根据工程需要，在设计、安装、使用中允许有一定的误差。
炉管排布各种具体优选方案弯曲方向为集合管侧的技术方案，如图3b、图4b所示在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，并水平指向炉管平面的集合管侧；每一个炉管的下段中心线位于一个铅垂面内，该铅垂面位于炉管平面的集合管侧。
弯曲方向为非集合管侧的技术方案，如图5b、图6b所示在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，并水平指向炉管平面的非集合管侧；每一个炉管的下段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面位于炉管平面的非集合管侧。
弯曲方向交错的技术方案，如图7b、图8b所示在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，相邻炉管的弯曲方向分别水平指向炉管平面的两侧；所有第奇数个炉管的下段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为奇数管平面，所述的奇数管平面位于炉管平面的集合管侧；所有第偶数个炉管的下段中心线也均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为偶数管平面，所述的偶数管平面位于炉管平面的非集合管侧。
弯曲方向在炉管平面内的技术方案，如图9b、图10、图11b所示
在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面平行，并水平指向同一个方向；每一个炉管的下段中心线均处于炉管平面内；在该炉管束的炉管平面内，同一个炉管的上段中心线与下段中心线相邻。
炉管的具体变径形式可以是一次变径所述的辐射炉管下段21是等径直管；所述的辐射炉管上段40包括直炉管41、变径管42、出口直管49；所述的直炉管41、出口直管49均是等径直管；直炉管41的下管口固定连接弯管段30的上管口，直炉管41的上管口固定连接变径管42的下管口；变径管42的上管口固定连接出口直管49的下管口；辐射炉管下段21、弯管段30和直炉管41的内径均与变径管42下管口内径相同；变径管42上管口内径大于变径管42下管口内径；出口直管49的内径与变径管42上管口内径相同。具体示例见图12b。
炉管的具体变径形式还可以是二次变径所述的辐射炉管上段40还包括直炉管43、变径管44；所述的直炉管43是等径直管；直炉管43的下管口固定连接变径管42的上管口，直炉管43的上管口固定连接变径管44的下管口；变径管44的上管口固定连接出口直管49的下管口；直炉管43的内径均与变径管44下管口内径相同；变径管44上管口内径大于变径管44下管口内径；出口直管49的内径与变径管44上管口内径相同。具体示例见图13。
炉管的具体变径形式还可以是三次变径所述的辐射炉管上段40还包括直炉管45、变径管46；所述的直炉管45是等径直管；直炉管45的下管口固定连接变径管44的上管口，直炉管45的上管口固定连接变径管46的下管口；变径管46的上管口固定连接出口直管49的下管口；直炉管45的内径均与变径管46下管口内径相同；变径管46上管口内径大于变径管46下管口内径；出口直管49的内径与变径管46上管口内径相同。具体示例见图14。
炉管的具体变径形式还可以是四次变径所述的辐射炉管上段40还包括直炉管47、变径管48；所述的直炉管47是等径直管；直炉管47的下管口固定连接变径管46的上管口，直炉管47的上管口固定连接变径管48的下管口；变径管48的上管口固定连接出口直管49的下管口；直炉管47的内径均与变径管48下管口内径相同；变径管48上管口内径大于变径管48下管口内径；出口直管49的内径与变径管48上管口内径相同。具体示例见图15。
裂解炉的炉管参数可以进一步优化所述的辐射段炉管的上端出料管口内径与下端进料管口内径之比的范围是大于1，小于等于1.4。
所述的辐射段炉管的下端进料管口内径的范围是25mm至50mm，优选35mm至45mm。
所述的辐射段炉管的上端出料管口内径的范围是35mm至65mm，优选45mm至60mm。
在所述的辐射段炉管中采用强化传热元件。强化传热元件可以是各种公知或不公知的元件，如螺旋片内插件、扭带内插件、交叉锯齿形内插件、线圈芯体内插件、绕花丝多孔体、球状基体内插件等，以利于传热。也可以在炉管的不同部分分别加入不同的强化传热元件。
在工业应用时，本发明的裂解炉的具体参数，如炉管的长度、管径、炉管数量等，根据原料性质、裂解炉能力等条件确定。
本发明的关键点是(1)采用单程变径炉管；(2)在单程变径炉管的中间有弯管段；(3)在集合管与单程变径炉管入口段之间至少有一个弯曲段。通过变径炉管改善了裂解炉的工艺条件，尤其是通过中间的弯管段和入口前的弯曲部分，使炉管在受热时能够吸收热膨胀，减少热应力，大幅改善了炉管的机械性能。
本发明的有益效果是本发明比现有单程等径炉管有更长的运行周期，有高于两程炉管的乙烯收率。裂解炉采用这种炉管后，炉管机械性能改善，减少热应力，乙烯收率比两程管提高1％以上。本发明的炉管构型具有运转周期适中、裂解选择性高、辐射段炉膛小的优点。
图1是乙烯裂解炉示意图。
图2是单程变径炉管示意图。
图3是弯曲方向为集合管侧的炉管束侧视示意图。
图3b是立式炉管的弯曲方向为集合管侧的炉管束侧视示意图。
图4是弯曲方向为集合管侧的炉管束俯视示意图。
图4b是立式炉管的弯曲方向为集合管侧的炉管束俯视示意图。
图5是弯曲方向为非集合管侧的炉管束侧视示意图。
图5b是立式炉管的弯曲方向为非集合管侧的炉管束侧视示意图。
图6是弯曲方向为非集合管侧的炉管束俯视示意图。
图6b是立式炉管的弯曲方向为非集合管侧的炉管束俯视示意图。
图7是弯曲方向交错的炉管束侧视示意图。
图7b是立式炉管的弯曲方向交错的炉管束侧视示意图。
图8是弯曲方向交错的炉管束俯视示意图。
图8b是立式炉管的弯曲方向交错的炉管束俯视示意图。
图9是弯曲方向在炉管平面内的炉管束主视示意图。
图9b是立式炉管的弯曲方向在炉管平面内的炉管束主视示意图。
图10是弯曲方向在炉管平面内的炉管束俯视示意图。
图11是弯曲方向在炉管平面内的炉管束侧视示意图。
图11b是立式炉管的弯曲方向在炉管平面内的炉管束侧视示意图。
图12是一次变径的炉管示意图。
图12b是立式炉管的一次变径的炉管示意图。
图13是立式炉管的两次变径的炉管示意图。
图14是立式炉管的三次变径的炉管示意图。
图15是立式炉管的四次变径的炉管示意图。
图16是集合管在上方的炉管束侧视示意图。
图17是连接件含有多个弯头的炉管侧视示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步描述本发明。本发明的范围不受这些实施例的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
一种新型排布单程炉管乙烯裂解炉，该乙烯裂解炉包括高压汽包1，对流段2，辐射段炉管3，燃烧器4，辐射段5，急冷锅炉6；所述的每一个辐射段炉管3为单程立式变径炉管，该炉管的上端出料管口内径大于下端进料管口内径；即炉管为变径炉管。
24个辐射段炉管连接在一个集合管10上，成为一个炉管束；集合管10布置在炉膛外；所述的裂解炉包括4个炉管束；在每一个炉管束中，集合管10水平布置，在每一个集合管10的一侧连接有多个水平的分支管11，每一个分支管11的另一端均连接一个连接件12；所述的连接件12是弯管或弯头，弯向上方；以便连接上面的炉管。
连接件12的上端连接直管13，直管13的上端连接单程变径炉管20；直管13是布置在炉底的外面，单程变径炉管20位于炉膛内。
所述的单程变径炉管20包括辐射炉管下段21、弯管段30、辐射炉管上段40；辐射炉管下段21的上管口固定连接弯管段30的下管口，弯管段30的上管口固定连接辐射炉管上段40的下管口；所述的弯管段30的下管口中心线与辐射炉管下段21的中心线重合，该中心线称为下段中心线；弯管段30的上管口中心线与辐射炉管上段40的中心线重合，该中心线称为上段中心线；所述的上段中心线与下段中心线是铅直平行线，两线间隔一定的距离；从上段中心线指向下段中心线的水平矢量方向，称为该炉管的弯曲方向；在同一个炉管束中，每一个辐射段炉管的上段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为该炉管束的炉管平面，集合管位于所述的炉管平面的一侧；集合管所在一侧称为炉管平面的集合管侧，另一侧称为炉管平面的非集合管侧。
在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，并水平指向炉管平面的集合管侧；每一个炉管的下段中心线位于一个铅垂面内，该铅垂面位于炉管平面的集合管侧。
所述的辐射炉管下段21是等径直管；所述的辐射炉管上段40包括直炉管41、变径管42、出口直管49；所述的直炉管41、出口直管49均是等径直管；直炉管41的下管口固定连接弯管段30的上管口，直炉管41的上管口固定连接变径管42的下管口；变径管42的上管口固定连接出口直管49的下管口；辐射炉管下段21、弯管段30和直炉管41的内径均与变径管42下管口内径相同；变径管42上管口内径大于变径管42下管口内径；出口直管49的内径与变径管42上管口内径相同。
所述的辐射段炉管的下端进料管口内径是33mm～37mm。
所述的辐射段炉管的上端出料管口内径是38mm～42mm。
炉管间距92mm～102mm，炉膛高度13米，宽度3米，长度10.7米。
在所述的辐射段炉管中采用强化传热元件。强化传热元件是螺旋片内插件。
权利要求
1新型排布单程炉管乙烯裂解炉，该乙烯裂解炉包括高压汽包[1]，对流段[2]，辐射段炉管[3]，燃烧器[4]，辐射段[5]，急冷锅炉[6]；其特征是所述的每一个辐射段炉管[3]为单程变径炉管，该炉管的出料管口内径大于进料管口内径；多个辐射段炉管连接在一个集合管[10]上，成为一个炉管束；集合管[10]布置在炉膛外；所述的裂解炉包括一个或一个以上的炉管束；在每一个炉管束中，集合管[10]连接有多个分支管[11]，分支管[11]与集合管连接的一端为入口端；每一个分支管[11]的出口端与连接件[12]的入口端相连接；所述的连接件[12]包括至少一个弯管或弯头；每一个连接件[12]的出口端均连接直管[13]的入口端，直管[13]的出口端连接单程变径炉管[20]；所述的单程变径炉管[20]包括辐射炉管入口段[121]、弯管段[30]、辐射炉管出口段[140]；辐射炉管入口段[121]通过弯管段[30]与辐射炉管出口段[140]连接；每一个辐射段炉管的出口段中心线与该炉管的入口段中心线平行；在同一个炉管束中，每一个辐射段炉管的出口段的中心线相互平行且均处于一个平面内，该平面称为该炉管束的炉管平面。
2根据权利要求1所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的入口段中心线均位于一个平面内，该平面称为该炉管束的入口段平面，所述的炉管入口段平面在炉管平面的集合管侧或非集合管侧。
3根据权利要求1所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中所有第奇数个炉管的入口段中心线均处于一个平面内，该平面称为奇数管平面；所有第偶数个炉管的入口段中心线也均处于一个平面内，该平面称为偶数管平面；所述的奇数管平面和偶数管平面分别位于炉管平面的两侧。
4根据权利要求1所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面平行，并指向同一个方向；每一个炉管的入口段中心线均处于炉管平面内。
5 根据权利要求1所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管入口段[121]是等径直管；所述的辐射炉管出口段[140]包括直炉管[41]、变径管[42]、出口直管[49]；所述的直炉管[41]、出口直管[49]均是等径直管；直炉管[41]的入口端管口固定连接弯管段[30]的出口端管口，直炉管[41]的出口端管口固定连接变径管[42]的入口端管口；变径管[42]的出口端管口固定连接出口直管[49]的入口端管口；辐射炉管入口段[121]、弯管段[30]和直炉管[41]的内径均与变径管[42]入口端管口内径相同；变径管[42]出口端管口内径大于变径管[42]入口端管口内径；出口直管[49]的内径与变径管[42]出口端管口内径相同。
6根据权利要求5所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管出口段[140]还包括1至4个变径管；所述的辐射炉管出口段[140]中，相邻的两个变径管之间有一个直管段，自直炉管[41]到出口直管[49]，每一个直管段的内径依次增加；每一个变径管的管口内径等于与该管口相连接的直管段内径。
7根据权利要求1至6之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的每一个辐射段炉管的出口端管口内径与该炉管入口端管口内径之比的范围是大于1，小于等于1.4。
8根据权利要求1至6之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的入口端管口内径的范围是25mm至50mm。
9根据权利要求8所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的入口端管口内径的范围是35mm至45mm。
10根据权利要求1至6之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的出口端管口内径的范围是35mm至65mm。
11根据权利要求10所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的出口端管口内径的范围是45mm至60mm。
12根据权利要求1至6、9、11中任一项所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在所述的辐射段炉管中采用强化传热元件。
13根据权利要求1所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中，集合管[10]水平布置，在每一个集合管[10]的一侧连接有多个水平的分支管[11]，每一个分支管[11]的另一端均连接一个连接件[12]；所述的连接件[12]是弯管或弯头，弯向上方；连接件[12]的上端连接直管[13]，直管[13]的上端连接单程变径炉管[20]；所述的单程变径炉管[20]包括辐射炉管下段[21]、弯管段[30]、辐射炉管上段[40]；辐射炉管下段[21]的上管口固定连接弯管段[30]的下管口，弯管段[30]的上管口固定连接辐射炉管上段[40]的下管口；所述的弯管段[30]的下管口中心线与辐射炉管下段[21]的中心线重合，该中心线称为下段中心线；弯管段[30]的上管口中心线与辐射炉管上段[40]的中心线重合，该中心线称为上段中心线；所述的上段中心线与下段中心线是铅直平行线，两线间隔一定的距离；从上段中心线指向下段中心线的水平矢量方向，称为该炉管的弯曲方向；在同一个炉管束中，每一个辐射段炉管的上段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为该炉管束的炉管平面，集合管位于所述的炉管平面的一侧；集合管所在一侧称为炉管平面的集合管侧，另一侧称为炉管平面的非集合管侧。
14根据权利要求13所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，并水平指向炉管平面的集合管侧；每一个炉管的下段中心线位于一个铅垂面内，该铅垂面位于炉管平面的集合管侧。
15根据权利要求13所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，并水平指向炉管平面的非集合管侧；每一个炉管的下段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面位于炉管平面的非集合管侧。
16根据权利要求13所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面垂直，相邻炉管的弯曲方向分别水平指向炉管平面的两侧；所有第奇数个炉管的下段中心线均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为奇数管平面，所述的奇数管平面位于炉管平面的集合管侧；所有第偶数个炉管的下段中心线也均处于一个铅垂面内，该铅垂面称为偶数管平面，所述的偶数管平面位于炉管平面的非集合管侧。
17根据权利要求13所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在每一个炉管束中每一个炉管的弯曲方向，均与炉管平面平行，并水平指向同一个方向；每一个炉管的下段中心线均处于炉管平面内；在该炉管束的炉管平面内，同一个炉管的上段中心线与下段中心线相邻。
18根据权利要求13所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管下段[21]是等径直管；所述的辐射炉管上段[40]包括直炉管[41]、变径管[42]、出口直管[49]；所述的直炉管[41]、出口直管[49]均是等径直管；直炉管[41]的下管口固定连接弯管段[30]的上管口，直炉管[41]的上管口固定连接变径管[42]的下管口；变径管[42]的上管口固定连接出口直管[49]的下管口；辐射炉管下段[21]、弯管段[30]和直炉管[41]的内径均与变径管[42]下管口内径相同；变径管[42]上管口内径大于变径管[42]下管口内径；出口直管[49]的内径与变径管[42]上管口内径相同。
19根据权利要求18所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管上段[40]还包括直炉管[43]、变径管[44]；所述的直炉管[43]是等径直管；直炉管[43]的下管口固定连接变径管[42]的上管口，直炉管[43]的上管口固定连接变径管[44]的下管口；变径管[44]的上管口固定连接出口直管[49]的下管口；直炉管[43]的内径均与变径管[44]下管口内径相同；变径管[44]上管口内径大于变径管[44]下管口内径；出口直管[49]的内径与变径管[44]上管口内径相同。
20根据权利要求19所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管上段[40]还包括直炉管[45]、变径管[46]；所述的直炉管[45]是等径直管；直炉管[45]的下管口固定连接变径管[44]的上管口，直炉管[45]的上管口固定连接变径管[46]的下管口；变径管[46]的上管口固定连接出口直管[49]的下管口；直炉管[45]的内径均与变径管[46]下管口内径相同；变径管[46]上管口内径大于变径管[46]下管口内径；出口直管[49]的内径与变径管[46]上管口内径相同。
21根据权利要求20所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射炉管上段[40]还包括直炉管[47]、变径管[48]；所述的直炉管[47]是等径直管；直炉管[47]的下管口固定连接变径管[46]的上管口，直炉管[47]的上管口固定连接变径管[48]的下管口；变径管[48]的上管口固定连接出口直管[49]的下管口；直炉管[47]的内径均与变径管[48]下管口内径相同；变径管[48]上管口内径大于变径管[48]下管口内径；出口直管[49]的内径与变径管[48]上管口内径相同。
22根据权利要求13至21之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的上端出料管口内径与下端进料管口内径之比的范围是大于1，小于等于1.4。
23根据权利要求13至21之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的下端进料管口内径的范围是25mm至50mm。
24根据权利要求23所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的下端进料管口内径的范围是35mm至45mm。
25根据权利要求13至21之一所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的上端出料管口内径的范围是35mm至65mm。
26根据权利要求25所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是所述的辐射段炉管的上端出料管口内径的范围是45mm至60mm。
27根据权利要求13至21、24、26中任一项所述的新型排布单程炉管乙烯裂解炉，其特征是在所述的辐射段炉管中采用强化传热元件。
全文摘要
新型排布单程炉管乙烯裂解炉，涉及裂解炉，具体涉及用于石油烃裂解生产烯烃的裂解炉。包括高压汽包，对流段，辐射段炉管，燃烧器，辐射段，急冷锅炉。单程变径立式炉管的出料管口内径大于进料管口内径，炉管中间有弯管段，炉管与集合管之间有弯头。多个炉管连接在一个集合管上成为一个炉管束。本发明用于乙烯生产装置中。
文档编号C07C4/00GK101062881SQ20071009770
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月28日 优先权日2006年4月29日
发明者何细藕, 李昌力, 陈硕, 张利军, 邵晨, 许士兴, 孙向军, 巴海鹏, 郭玉萍, 李光 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化工程建设公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院