一种采用分支多程炉管的乙烯裂解炉的制作方法

本实用新型涉及化工设备领域，进一步地说，是涉及一种采用分支多程炉管的乙烯裂解炉。

背景技术：

目前，石油化工乙烯装置中所采用的乙烯裂解技术主要为美国LUMMUS公司、Stone&Webster公司、Kellog&Braun Root公司，欧洲的德国Linde公司、Technip(KTI)公司以及中国石化所开发的CBL裂解炉。对于多管程裂解炉，它们的技术如下：

美国LUMMUS公司：SRT-3型采用4-2-1-1或4-2-1-1-1-1炉管、SRT-1型采用1-1-1-1-1-1或1-1-1-1-1-1-1-1等径炉管，SRT-4型采用8-4-1-1炉管，通常两组炉管配一台急冷(废热)锅炉；

美国Stone&Webster公司：采用W(1-1-1-1四程变径)型或M(1-1-1-1-1-1 六程变径)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；

美国Kellog&Braun Root公司：采用SC-4型(1-1-1-1四程变径)，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；

德国Linde公司：采用2-2-2-2-1-1六程炉管或2-2-1-1四程炉管，通常四小组炉管配一台急冷(废热)锅炉；

Technip(荷兰KTI)公司：采用GK-3型2-2-1-1、GK-4型4-4-2-1及SMK 型1-1-1-1四程炉管，通常2～4小组炉管配一台急冷(废热)锅炉，采用SMK 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。

国内开发的CBL裂解技术，采用2-1-1-1型四程炉管，可以配一级急冷(废热)锅炉，或与线性锅炉、二级急冷锅炉相匹配。

各家公司采用的炉管排布方式均为按流体流向炉管程数顺序排列，各程炉管下部采用普通结构弯头连接。多程炉管各组单独排列，炉管上部连接件均在炉管所在平面内。

为使一种对裂解气体原料较好的辐射炉管也适应液体原料，实现维持适当的运转周期和具有较好的原料适应性，目前大多数公司均采用4～6程(～60m) 分枝变径或不分枝变径等选择性炉管，将停留时间控制在0.4～1.0s。第一程或前两程采用小直径炉管，利用它比表面积大的特点达到快速升温的目的，第二程以后采用较大直径的炉管以降低对结焦敏感性的影响。所采用的四程中等选择性辐射段炉管有4-2-1-1型、2-2-1-1型、1-1-1-1、2-1-1-1型等炉管。

急冷锅炉有传统式(斯密特、包西格)、浴缸式一级急冷锅炉、二级急冷和线性急冷锅炉，线性急冷锅炉具有运转周期长不需水力清焦的优点。能与线性急冷锅炉匹配的辐射段炉管有1-1-1-1型、2-1-1-1型和2-2-1-1型等。

1-1-1-1型炉管能与线性急冷锅炉匹配、可以裂解气体原料也可以裂解液体原料。

Linde公司的Pyrocrack2-2(2-2-1-1)炉管可以裂解气体原料也可以裂解液体原料，但相比1-1-1-1型其机械性能要差。

总而言之，现有技术各管程按顺序布置，各台裂解炉中每组炉管单独布置，多管程炉管各管程之间采用普通弯头结构连接，每组炉管的出口管单独或相邻的两种炉管出口管布置在一起连接急冷锅炉，这样对辐射炉膛长度的要求大，采用传统急冷锅炉时会导致布置困难，采用线性急冷锅炉时则需要较大的水汽联箱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种采用分支多程炉管的乙烯裂解炉，其具有布置合理的炉管，并能改善与急冷锅炉的连接方式，有效减少炉膛体积和炉管重量，进而减少裂解炉的建设投资。

为了实现上述目的本实用新型提供了采用分支多程炉管的乙烯裂解炉，包括：

至少一个辐射段，所述辐射段的底部排布有底部燃烧器在辐射段的侧面排布有侧壁燃烧器，在辐射段内垂直排布有至少一组或多组多程辐射炉管)；

对流段，所述对流段内水平配置有多组对流炉管，所述辐射段和所述对流段通过烟道相连通；

急冷锅炉、高压汽包和引风机；

其特征在于：

所述多程辐射炉管为四至十程分支辐射炉管；

所述多程辐射炉管的第一程炉管在第二程炉管下端采用倒Y型管或掌型管合并为一根管，和/或所述多程辐射炉管的第三程炉管在第四程炉管下端采用倒 Y型管或掌型管合并为一根管；

所述多程辐射炉管的各程炉管为单排布置或双排布置，同一排布置的炉管的炉管中心线均位于同一个平面内，该平面为中心线平面；

所述多程辐射炉管的各程炉管分别集中布置，各组多程辐射炉管的第一程炉管的入口管相邻，各组多程辐射炉管的最后一程炉管的出口管相邻，中间各程炉管均分别相邻。

优选地，所述多程辐射炉管的相邻管程的炉管的底部通过底部连接件相互连接，顶部通过顶部连接件相互连接，所述多程辐射炉管的各程炉管单排布置时，相邻管程的炉管的底部连接件在所述中心线平面的异侧，相邻管程的炉管的的顶部连接件在所述中心线平面的异侧，当所述多程辐射炉管的部分管程的炉管双排布置时，同排布置的相邻管程的炉管的底部连接件在所述中心线平面的同侧，同排布置的相邻管程的炉管的顶部连接件在所述中心线平面的同侧。

优选地，所述底部连接件为弯管组合件，所述弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。

优选地，包括对称弯管及设置于所述对称弯管至少一端的S型弯管；

所述S型弯管为一成S型的立体结构件；

所述对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管。

优选地，所述第一程炉管的出口端与所述弯管组合件的对称弯管或S型弯管连接，所述倒Y型管或掌型管的入口端与所述弯管组合件的S型弯管连接，所述倒Y型管或掌型管的出口端连接相邻管程炉管的入口端；

所述的倒Y型管具有两个入口和一个出口；

所述的掌型管管具有两个以上的入口和一个出口。

优选地，所述多程辐射炉管的各程炉管的直径从入口到出口，按管程顺序管径逐渐放大或采用相同管径。

优选地，工艺介质在所述多程辐射炉管内的停留时间为0.3～1.0秒。

优选地，所述多程辐射炉管的各程炉管采用低温管程与高温管程间隔排列或高温管程与低温管程之间部分交错布置的形式。

优选地，所述急冷锅炉为双套管式急冷锅炉、传统式急冷锅炉、浴缸式急冷锅炉或快速急冷锅炉。

优选地，所述双套管式急冷锅炉为如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉或二级急冷锅炉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的炉管每组炉管中各程炉管的底部连接件采用弯管组合件，有效吸收了炉管之间由于热膨胀差所产生的应力，避免炉管弯曲；顶部连接采用顶部组合件，

(2)本实用新型的炉管部分炉管双排布置可减少了炉膛体积节省投资，或可以在有限的炉膛空间里可以布置更多的炉管来提高裂解炉的产量；

(3)本实用新型中，通过Y型管或掌型管的设置，增加了炉管布置的灵活性，炉管可以单排或双排布置；Y型管或掌型管的设置于2程或4程管的下部，管径较小，有利于提高弯管的柔性避免炉管的弯曲；1程或3程的管径小于2程或4程管，其比表面积大，因此弯管组合件设置于2程或4程管下端，增大了小管径长度，增大了整个炉管的比表面积，有利于延长裂解炉运行周期。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例1的采用分支多程炉管的乙烯裂解炉的示意性结构图。

图2-1、2-2、2-3分别为本实用新型的实施例2的多程辐射炉管的正视图、侧视图和俯视图。

图3-1、3-2、3-3分别为本实用新型的实施例3的多程辐射炉管的正视图、侧视图和俯视图。

图4-1、4-2、4-3分别为本实用新型的实施例4的多程辐射炉管的正视图、侧视图和俯视图。

图5-1、5-2、5-3、5-4分别为本实用新型的实施例5的多程辐射炉管的正视图、两组侧视图和俯视图。

图6-1、6-2、6-3、6-4、6-5分别为本实用新型的实施例6的多程辐射炉管的正视图、三组侧视图和俯视图。

图7-1和图7-2是现有技术中的炉管布置结构示意图。

附图标记说明

1-1、辐射段；1-2、烟道；1-3、对流段；1-4、多程辐射炉管；1-5、底部燃烧器；1-6、侧壁燃烧器；1-7、急冷锅炉；1-8、高压汽包；1-9、引风机；

1、第一程炉管；2、第二程炉管；3、第三程炉管；4、第四程炉管；5、第五程炉管；6、第六程炉管。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供了一种采用分支多程炉管的乙烯裂解炉，包括：

至少一个辐射段1-1，辐射段的底部排布有底部燃烧器1-5，在辐射段1-1 的侧面排布有侧壁燃烧器1-6，在辐射段1-1内垂直排布有至少一组或多组多程辐射炉管1-4；

对流段1-3；，对流段1-3内水平配置有多组对流炉管，辐射段1-1和对流段 1-3通过烟道1-2相连通；

急冷锅炉1-7、高压汽包1-8和引风机1-9；

其特征在于：

多程辐射炉管1-4为四至十程分支辐射炉管；

多程辐射炉管1-4的第一程炉管在第二程炉管下端采用倒Y型管或掌型管合并为一根管，和/或多程辐射炉管1-4的第三程炉管在第四程炉管下端采用倒 Y型管或掌型管合并为一根管；

多程辐射炉管1-4的各程炉管为单排布置或双排布置，同一排布置的炉管的炉管中心线均位于同一个平面内，该平面为中心线平面；

多程辐射炉管1-4的各程炉管分别集中布置，各组多程辐射炉管1-4的第一程炉管1的入口管相邻，各组多程辐射炉管1-4的最后一程炉管的出口管相邻，中间各程炉管均分别相邻。

具体地，本实用新型的炉管部分炉管双排布置可减少了炉膛体积节省投资，或可以在有限的炉膛空间里可以布置更多的炉管来提高裂解炉的产量；通过Y 型管或掌型管的设置，减少了相配合的线性急冷锅炉的水汽联箱的长度，也可以用于对采用传统大锅炉的裂解炉的炉管进行改造，降低了造价。

作为优选方案，多程辐射炉管的相邻管程的炉管的底部通过底部连接件相互连接，顶部通过顶部连接件相互连接，多程辐射炉管1-4的各程炉管单排布置时，相邻管程的炉管的底部连接件在中心线平面的异侧，相邻管程的炉管的的顶部连接件在中心线平面的异侧，当多程辐射炉管1-4的部分管程的炉管双排布置时，同排布置的相邻管程的炉管的底部连接件在中心线平面的同侧，同排布置的相邻管程的炉管的顶部连接件在中心线平面的同侧。

作为优选方案，所述底部连接件为弯管组合件，所述弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。

更优选地，各程炉管在炉膛底部采用S弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件所在平面与炉管所在平面不重合。第1程炉管及第2程炉管之间通过S弯管连接，相互平行，并与中心线平面相交。

作为优选方案，弯管组合件包括对称弯管及设置于所述对称弯管至少一端的S型弯管；

S型弯管为一成S型的立体结构件；

对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管。

更优选地，弯管组合件包括对称弯管及设置于所述对称弯管两端的S型弯管；

作为优选方案，第一程炉管的出口端与弯管组合件的对称弯管或S型弯管连接，倒Y型管或掌型管的入口端与弯管组合件的S型弯管连接，倒Y型管或掌型管的出口端连接相邻管程炉管的入口端；

的倒Y型管具有两个入口和一个出口；

的掌型管管具有两个以上的入口和一个出口。

作为优选方案，多程辐射炉管1-4的各程炉管的直径从入口到出口，按管程顺序管径逐渐放大或采用相同管径。

作为优选方案，工艺介质在多程辐射炉管1-4内的停留时间为0.3～1.0秒。

作为优选方案，多程辐射炉管1-4的各程炉管采用低温管程与高温管程间隔排列或高温管程与低温管程之间部分交错布置的形式。

作为优选方案，急冷锅炉1-7为双套管式急冷锅炉、传统式急冷锅炉、浴缸式急冷锅炉或快速急冷锅炉。

作为优选方案，双套管式急冷锅炉为如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉或二级急冷锅炉。

实施例1

如图1所示，一种多管程乙烯裂解炉，包括至少一个辐射段1-1、对流段1-3、急冷锅炉1-7、高压汽包1-8和引风机1-9：

在辐射段1-1的底部排布有底部燃烧器1-5和或在辐射段1-1的侧面排布有侧壁燃烧器1-6，在辐射段1-1内垂直排布有多组多程辐射炉管1-4；

在对流段1-3内水平配置有多组对流炉管；

辐射段1-1和对流段1-3之间通过烟道1-2连接；

多程辐射炉管1-4为四至十程辐射炉管；

所有多程辐射炉管1-4处于一个平面内，可沿炉膛的中心单排布置，部分炉管也可沿炉膛中心双排布置；

多程辐射炉管1-4的入口管与出口管分别集中布置；

多程辐射炉管1-4的底部采用弯管组合件连接；各组辐射炉管的顶部连接管不在辐射炉管所在的平面内；

弯管组合件是一个两端为S型弯管、中间为对称弯管的组合构件。

在具体实施中，S型弯管为一成S型的立体结构件；

对称弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管；

多程辐射炉管1-4的第一程炉管在第二程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管；多程辐射炉管1-4的直径从入口到出口，按管程顺序管径逐渐放大或采用相同管径；工艺介质在多程辐射炉管1-4内的停留时间为0.3～1.0秒。

以四程单排布置的炉管为例来说明炉管的排列。各组炉管的入口管和出口管分别集中布置，即各组的第一程炉管1的入口管相邻，各组的第二程炉管2 相邻，各组的第三程炉管3相邻，各组的第四程炉管4的出口管相邻。炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内；各程炉管之间的顶部连接管分别在炉管中心平面的两侧；各程炉管之间的底部采用弯管组合件连接，弯管组合件所在的平面与炉管所在的平面相交，相邻两组炉管的底部连接件在炉管中心平面的异侧，相邻两组炉管的顶部连接件在炉管中心平面的异侧。

一台裂解炉内布置一组或多组相同的多程辐射炉管1-4。各程炉管之间可以采用低温管程与高温管程间隔排列或高温低温管程之间部分交错布置的形式，也可以不采用；

急冷锅炉采用双套管式急冷锅炉，如线性急冷锅炉、U型急冷锅炉、二级急冷锅炉等，也可以采用传统式、浴缸式、快速急冷等锅炉。本实用新型炉管的布置形式不限于附图所列。本实用新型的辐射段炉管适于裂解气体原料及液体原料，可用于新建裂解炉或对裂解炉进行扩能改造。

图7-1和图7-2为现有技术中的一种四程炉管的排布图，炉管排列方式为1、 2、3、4，各程炉管按流向顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程。第一程炉管采用分支变径炉管，炉管采用单排布置，各程炉管位于同一平面内。各程炉管之间采用常规弯管连接，连接弯管位于炉管所在平面内。

实施例2

图2-1、2-2、2-3为四程单排布置炉管的第一个实施例：

图中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高，第一程炉管1及第二程炉管2为低温管程，第三程炉管3及第四程炉管4为高温管程。第二程炉管为分支变径炉管，第一程炉管在第二程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管。炉管采用单排布置，各程炉管的中心线位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用S弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。 2、3程炉管上端之间采用顶部连接件连接，连接件不在炉管所在平面内。

各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管均在炉管平面异侧。

实施例3

图3-1、3-2、3-3为六程单排布置炉管的第二个实施例：

图中，六程炉管的排列顺序为1、2、3、4、5、6，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第六程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4、5、 6程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高，第一程炉管1、第二程炉管2为低温管程，第五程炉管5及第六程炉管6为高温管程，第三程炉管3 及第四程炉管4温度介于1、2程低温及5、6程高温之间；第四程炉管为分支变径炉管，第三程炉管在第四程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管。炉管采用单排布置，各程炉管的中心线位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用S 弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件所在平面与炉管所在平面不重合，1、2程炉管之间弯管连接件相互平行，并与中心线平面相交；3、 4程及5、6程炉管之间弯管连接件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面。2、3程炉管和4、5程炉管上端之间采用顶部连接件连接，连接件不在炉管所在平面内。

各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管均在炉管平面异侧。

实施例4

图4-1、4-2、4-3为四程双排布置炉管的第三个实施例：

图中，四程炉管的排列顺序为1、2、3、4，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第四程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高，第一程炉管1及第二程炉管2为低温管程，第三程炉管3及第四程炉管4为高温管程。第二程炉管为分支变径炉管，第一程炉管在第二程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管。炉管在分支变径之前采用双排布置，各程炉管的中心线位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用S弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。2、3程炉管上端之间采用顶部连接件连接，连接件不在炉管所在平面内。

各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管均在炉管平面异侧。

实施例5

图5-1、5-2、5-3、5-4为六程双排布置炉管的第四个实施例：

图中，六程炉管的排列顺序为1、2、3、4、5、6，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第六程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4、5、 6程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高，第一程炉管1、第二程炉管2为低温管程，第五程炉管5及第六程炉管6为高温管程，第三程炉管3 及第四程炉管4温度介于1、2程低温及5、6程高温之间。第四程炉管为分支变径炉管，第三程炉管在第四程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管。炉管在分支变径之前采用双排布置，各程炉管的中心线位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用S弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。2、3程炉管和4、5程炉管上端之间采用顶部连接件连接，连接件不在炉管所在平面内。

各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管均在炉管平面异侧。

实施例6

图6-1、6-2、6-3、6-4、6-5为六程双排布置炉管的第五个实施例：

图中，六程炉管的排列顺序为1、2、3、4、5、6，各程炉管按顺序排列。第一程炉管为入口管，第六程炉管为出口管，物料流向顺序为1、2、3、4、5、 6程，随裂解反应进行按流向顺序炉管的温度逐步提高，第一程炉管1、第二程炉管2为低温管程，第五程炉管5及第六程炉管6为高温管程，第三程炉管3 及第四程炉管4温度介于1、2程低温及5、6程高温之间。第四程炉管为分支变径炉管，第三程炉管在第四程炉管下端采用倒Y型管合并为一根管。炉管在分支变径之前采用双排布置，各程炉管的中心线位于同一平面内。各程炉管在炉膛底部采用S弯管与对称弯管组合而成的弯管组合件连接，弯管组合件设置于所述中心线平面的两侧，相交于所述中心线平面，位于所述中心线平面同侧的弯管组合件平行设置。2、3程炉管和4、5程炉管上端之间采用顶部连接件连接，连接件不在炉管所在平面内。

各组炉管的各程炉管集中布置，各组炉管同程炉管的底部和顶部连接管均在炉管平面异侧。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。