一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管，属于裂解炉领域。所述乙烯裂解炉用单程辐射炉管包括上部的椭圆形管和下部的圆管，所述椭圆形管和圆管同轴线设置；所述椭圆形管的下端通过过渡管件与所述圆管的上端相连通。本实用新型在辐射炉管的上部分增大了比表面积，减小了相邻炉管的遮蔽效应，提高了有效换热面积，使辐射传热更加均匀；在辐射炉管的下部分，采用较大的圆形炉管，在裂解反映后期减小烃分压，减小了比表面积，减小了吸热反应的进行，从而减轻了结焦的发生，延长了操作周期。
【专利说明】一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管
【技术领域】
[0001]本实用新型属于裂解炉领域，具体涉及一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管。
【背景技术】
[0002]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，而单程管在乙烯裂解炉中的应用只有毫秒炉。
[0003]毫秒炉采用单程炉管，管长12m左右，停留时间降至0.1s以下。单程炉管较多程炉管管长有所缩短，同时也降低了炉管内物料的压降，压降从原来的0.15MPa左右降到0.04MPa或者更低，由于烃分压下降，使得裂解的选择性提高。但较短的管长也带来了传热面不足的缺点，为解决这个问题，一方面可以增加裂解的温度，增加炉管表面的热强度，这就需要提高炉管的材质等级。现阶段就材料的发展来看已经到了一个瓶颈。另一方面，可增加炉管的比表面积，采用小管径。
[0004]但对单程炉管而言，在反应的后期，从压力降方面来看，由于此时转化率较高，管内流体体积增大较多，以致线速度增大较多，管径小而引起压降就会较为严重，故以大管径为宜；从热强度方面看，由于转化率已经较高，增长缓慢，对热强度要求不高了，故管径大一些对传热的影响不显著；从结焦趋势方面看，由于转化率已较高，二次反应已在进行，结焦可能性较大，故要用较大管径的，以延长操作周期。综上所述，反应初期宜用较小管径，反应后期宜用较大管径的炉管。
[0005]所有的乙烯裂解炉的专利商设计的炉管均采用圆形炉管(如图1所示)，再加上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
[0006]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单程辐射炉管，在发挥单程炉管裂解优势的同时，最大程度的改善裂解工艺性能。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管，包括上部的椭圆形管和下部的圆管，所述椭圆形管和圆管同轴线设置；所述椭圆形管的下端通过过渡管件与所述圆管的上端相连通。
[0009]所述椭圆形管的长度为L1，所述圆管的长度为L2，L1/L2 = 1/2?2/3。
[0010]所述椭圆形管的流通面积为S1，所述圆管的流通面积为S2，且0.1256cm2彡 S1 彡 0.785cm2，S1 彡 S2 彡 2S1。
[0011]所述过渡管件为椭圆到圆形过渡管件，其上段的内腔的横截面为椭圆形，其大小与所述椭圆形管的内腔相同；其下段的内腔的横截面为圆形，其大小与所述圆管的内腔相同，在所述椭圆到圆形过渡管件的上段和下段之间为从椭圆形向圆形的过渡段。
[0012]所述乙烯裂解炉用单程辐射炉管为垂直吊挂，所述椭圆形管和圆管的轴线垂直于辐射传热区的中线。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014](I)通过单程辐射炉管上部分的椭圆炉管，辐射炉管获得了较大的比表面积，从而可以大量吸热，有利于初始裂解反应的进行。
[0015](2)通过单程辐射炉管上部分的椭圆炉管，较圆形炉管来说减小了相邻炉管间的遮蔽效应，提尚了有效的换热面积。
[0016](3)通过采用单程辐射炉管下部分较大的圆形炉管，在裂解反映后期减小烃分压，减小了比表面积，减小了吸热反应的进行，从而减轻了结焦的发生，延长了操作周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1现有技术的单程炉管构型。
[0018]图2本实用新型的单程炉管构型。
[0019]图3本实用新型中的圆形炉管的流通面。
[0020]图4本实用新型中的椭圆形炉管的流通面。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述:
[0022]具体说来，为了克服现有单程炉管全长都是等径圆形炉管的缺点，本实用新型采用单程炉管上部分为椭圆形炉管，下部分为圆形炉管的构型。增大了单程炉管上部分换热表面积，提高了有效换热面积，使辐射传热更加均匀，减小了下部分炉管烃分压，减小了比表面积，减小了吸热反应的进行，从而减轻了结焦的发生，延长了操作周期。
[0023]实施例
[0024]如图2所示，单程炉管上部分为椭圆形炉管I (流通面如图4所示)，下部分为圆形炉管3 (流通面如图3所示)，其间通过椭圆到圆形过渡管件2过渡连接。本实施例中，辐射炉管上部分椭圆形管长度为4m，下部分圆管长度为Sm。该辐射炉管为垂直吊挂，并垂直于辐射传热区的中线。辐射炉管上部分椭圆形管流通面积为0.1256cm2，下部分圆管流通面积为 0.1884cm2 ο
[0025]本实用新型在辐射炉管的上部分增大了比表面积，减小了相邻炉管的遮蔽效应，提高了有效换热面积，使辐射传热更加均匀；在辐射炉管的下部分，采用较大的圆形炉管，在裂解反映后期减小烃分压，减小了比表面积，减小了吸热反应的进行，从而减轻了结焦的发生，延长了操作周期。
[0026]上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。本实用新型辐射段炉管可用于新建裂解炉或对裂解炉进行扩能改造。
【权利要求】
1.一种乙烯裂解炉用单程辐射炉管，其特征在于:所述乙烯裂解炉用单程辐射炉管包括上部的椭圆形管和下部的圆管，所述椭圆形管和圆管同轴线设置；所述椭圆形管的下端通过过渡管件与所述圆管的上端相连通。
2.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉用单程辐射炉管，其特征在于:所述椭圆形管的长度为LI，所述圆管的长度为L2，L1/L2 = 1/2?2/3。
3.根据权利要求1所述的乙烯裂解炉用单程辐射炉管，其特征在于:所述椭圆形管的流通面积为SI，所述圆管的流通面积为S2，且0.1256cm2< SI ^ 0.785cm2，SI < S2< 2S1。
4.根据权利要求1至3任一所述的乙烯裂解炉用单程辐射炉管，其特征在于:所述过渡管件为椭圆到圆形过渡管件，其上段的内腔的横截面为椭圆形，其大小与所述椭圆形管的内腔相同；其下段的内腔的横截面为圆形，其大小与所述圆管的内腔相同，在所述椭圆到圆形过渡管件的上段和下段之间为从椭圆形向圆形的过渡段。
5.根据权利要求4所述的乙烯裂解炉用单程辐射炉管，其特征在于:所述乙烯裂解炉用单程辐射炉管为垂直吊挂，所述椭圆形管和圆管的轴线垂直于辐射传热区的中线。
【文档编号】C07C11/04GK204198673SQ201420675763
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】孙向军, 薛磊, 李光, 郭玉萍 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