一种交叉式炼化设备结构的制作方法

本发明涉及一种石油化工生产装置用设备结构的技术领域，具体涉及一种交叉式炼化设备结构，主要应用于石油化工生产设备中，还可应用于大型管道结构乃至加热炉结构等。

背景技术：

目前常见的炼化设备结构为圆柱形筒体，由于筒体在反应的过程中，产生巨大的热量，从而使得筒体局部达到比较高的温度。反应的高温会使得圆柱形筒体的侧壁产生局部热应力，筒体是圆柱形的，局部热应力使得圆柱形筒体的侧壁可以在轴向方向上自由膨胀。由于筒体在径向上是刚性不能变形的，筒体的径向方向的侧壁离反应的转换中心比较近，反应过程中产生的温度差，径向方向上也同样存在的反应后高温产生的局部热应力作用在筒体侧壁上，筒体侧壁受力但又不能够在径向方向上自由的膨胀，使得筒体侧壁在径向方向上承受较大的热膨胀应力，容易把设备撑坏，导致筒体损坏失效。

过去在加固筒体侧壁上增加耐高温隔热材料或是侧壁降温结构，虽然可以一定程度上解决筒体侧壁由于径向膨胀而损坏的问题，但是其效果并不显著，且提高了成本，给加工制造方面加大了困难。另外，在筒体中，由于高温工况的情况下，难以使用摄像头观察到火焰探测器和其他管嘴保持清晰的视线路径，无法推断物料的情况，从而不能及时对筒体内部的反应做出判断，进而无法通过控制进料的速度，来控制反应效率，因此容易造成物料的浪费。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种能够避免筒体侧壁因反应高温产生的局部热应力的作用而膨胀失效的交叉式炼化设备结构。

本发明提供一种交叉式炼化设备结构，包括筒体和设在筒体上的进出料口，所述的筒体包括相互交叉布置的横向段和竖向上段，竖向上段沿横向段的径向方向与横向段相连接，横向段内部与竖向上段内部相互密闭连通，竖向上段与横向段的轴线相交之处为转换空间，进出料口设在竖向上段的端部或横向段上。

其中，竖向上段和横向段均为圆筒体，且竖向上段的直径与横向段的直径相同。

其中，横线段上还连接有竖向下段，横向段内部与竖向下段内部相互密闭连通。

其中，横向段水平布置，竖向上段和竖向下段竖直布置，从而使得竖向上段、竖向下段和横向段连接后形成十字状结构。

其中，所述的横向段的一个端部设有人孔盲板。

其中，横向段和竖向上段上分别安装有监控采集装置，监控采集装置用于实时观察筒体内部反应情况。

其中，监控采集装置为摄像头。

本发明的有益效果：

本发明提供一种交叉式炼化设备结构，包括筒体和设在筒体上的进出料口，所述的筒体包括横向段和竖向上段，竖向上段沿横向段的径向方向与横向段相连接，横向段内部与竖向上段内部相互连通，进出料口设在竖向上段的端部或横向段上，反应后的气体由竖向上段流出。相较于现有技术，本发明采用横向段和竖向上段相互连接，横向段和竖向上段的内部相互连通，竖向上段与横向段之间的轴线相交之处为转换空间，转换空间高温产生的局部热应力使横向段和竖向上段沿自身轴向膨胀延伸。相比现有直筒状的炼化设备，本发明由于设置了横向段，且横向段两端之间的距离比较远，因此局部热应力对横向段两端影响小，相当于消除了原来直筒状炼化设备的最接近转换空间的受影响最大的局部侧壁，从而减小了介质压力和局部热应力对筒体内的靠近转换空间的侧壁的影响，解决了筒体损坏和失效的问题。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的实施例一的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图2为本发明的实施例一的交叉式炼化设备结构的剖视图；

图3为本发明的实施例二的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图4为本发明的实施例三的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图5为本发明的实施例四的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图6为本发明的实施例五的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图7为本发明的实施例六的交叉式炼化设备结构的结构示意图；

图1-7所示的附图标记如下：

1、横向段；11、第一进出料口；2、竖向上段；21、第二进出料口；3、竖向下段；4、人孔盲板；5、水淬段。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本实施例一提供的一种交叉式炼化设备结构，如图1和图2所示，筒体包括竖向上段2、横向段1和竖向下段3。横向段1的两端均设有第一进出料口11，用于喷入助燃性气体。可燃性反应物作为反应物，竖向上段2上部的同一水平高度处设有一个用于将可燃性反应物注入转换空间内的第二进出料口21，所述第二进出料口21还可以为多个，方便进料和控制反应进程。所述第一进出料口11和第二进出料口21都可以作为向转换空间内输送反应物的进料口，或者都可以作为供反应后的气体排出的出料口。所述可燃性反应物可在棒磨机内加入水研磨煤或石油并进行焦化后产生。

竖向上段2和横向段1均为圆筒体，竖向上段2、竖向下段3和横向段1的横截面的直径都相同。横向段1水平放置，竖向上段2竖直布置，竖向上段2沿横向段1的径向方向与横向段1的中部相连接，即竖向上段2沿横向段1的径向方向与横向段1长度方向的中心位置相连接，横向段1内部与竖向上段2内部相互密闭连通，竖向上段2与横向段1之间的轴线相交之处为主要的转换空间，横向段1下侧沿径向方向直接连接有竖向下段3，且竖向下段3与竖向上段2同轴设置，竖向下段3内部与横向段1内部相互密闭连通，从而使得竖向下段3、横向段1和竖向上段2共同形成了十字形结构。竖向上段2的第二进出料口21作为进料口投入反应物可燃性反应物，可燃性反应物在转换空间内反应后产生的介质流向竖向上段2，反应后产生的反应残留物通过竖向下段3流入相应的处理装置中进行处理。所述的横向段1的直径与竖向上段2的直径相同，且横向段1的两端距离转换空间较远，转换空间高温产生的局部热应力使筒体侧壁膨胀，本发明的横向段1与竖向上段2在连接处的侧壁上，横向或者竖向方向可以自由膨胀并向内延伸，从而避免了介质压力和局部热应力作用于筒体侧壁，引起的筒体靠近转换空间的径向上的侧壁承受较大的膨胀应力，而导致筒体损坏和失效的问题。解决了圆柱形筒体因局部热应力膨胀而失效损坏的问题。所述竖向上段2、竖向下段3和横向段1的横截面的直径都相同，安装时候，横向段1上无需考虑上下位置，便于竖向上段2和竖向下段2连接在横向段1上，也便于横向段1的开孔。

如图2所示，竖向上段2沿着横向段1的径向方向与横向段1相连接，竖向上段2垂直于横向段1，竖向上段2和横向段1相连接处的内壁的内角为直角，在受热膨胀后，相连接处的内壁上内延伸(图2箭头表示延伸方向)，向内延伸后的内壁仍然能够保持一定的强度，不会因为膨胀或者冲刷导致筒体相连接处损坏。避免了筒体的内壁的内角上存在锐角，导致膨胀后，锐角处向内延伸导致筒体失效的问题，同时避免了相连接处受到介质冲刷而导致的筒体失效问题。如果筒体内相连接处的内壁上的内角为锐角，在锐角处，反应存在的温度差会造成横向段1与竖向上段2的内壁在锐角相连接处的内壁膨胀延伸，形成较薄、强度较低的脆弱的内壁，在反应的过程中容易被破坏导致筒体失效。再者，如果相连接处为锐角，在受到介质冲刷的情况下，容易导致筒体在相连接处损坏，导致筒体失效。

由于转换空间附近的侧壁上有足够的位置设置多功能区,避免多台单独功能设备介质转换所需要的诸多连接管,紧缩了装置设备空间。

横向段1的两端的第一进出料口11通入天然气和高纯度氧气作对筒体进行预热，达到正常的操作温度和压力后，再将可燃性反应物通过第二进出料口21注入筒体的转换空间内。高纯度的氧气由另外专门的一套空分装置提供。在转换空间，可燃性反应物发生部分氧化反应，反应产生的高温介质沿竖向上段2流动上升，竖向上段2上部的第二进出料口21喷洒可燃性反应物，喷洒的可燃性反应物与流动上升的带有高温介质相混合，进行吸热反应，可燃性反应物与介质热解，提升了介质的热值，从而使反应器的效率得到提高。介质主要包括一氧化碳、氢气、二氧化碳、水蒸气、原料中的硫物种被转换成的硫化氢和羰基硫组成。

横向段1和竖向上段2反应后产生的反应残留物，由于重力的作用下，会掉入到与横向段1下部相连接的竖向下段3中，竖向下段3连接有水淬段5，反应残留物落入水淬段5后，形成惰性玻璃渣，以便有效的回收反应后的反应残留物。同时，部分未反应的原料也可以在此回收，通过竖向下段3连接的水淬段做到很好的反应残留物与介质分离。

优选地，还可以在横向段1和竖向上段2内分别安装有图中未示出的摄像头作为监控采集装置，本发明中采用的是十字状的结构，由横向段1由两端的燃料气第一进出料口11将燃料注入到筒体中，竖向上段2上部的第二进出料口21投入可燃性反应物，在横向段和竖向上段的轴线相交处形成转换空间发生反应，转换空间反应后的介质流动到竖向上段2，反应残留物落入竖向下段3。从反应物进入到反应结束的整个反应过程的视线路径都是比较清晰的，摄像头实时清晰的观察筒体内部反映情况和采集到反应的数据，并将采集到的信息发回到控制中心，控制中心可以根据反应的实际情况来控制横向段1两端的第一进出料口11和竖向上段2的第二进出料口21的给进速度，从而提高反应的效率。

本发明的实施例二如图3所示，与实施例一不同之处在于，所述的竖向下段3与竖向下段2的横截面的直径不相同，所述竖向下段2和横向段1的横截面的直径都相同。具体结构为：竖直布置的竖向上段2与水平布置的横向段1相互贯穿，且横向段1和竖向上段2内部相互连通，横向段1和竖向上段2共同构成了十字状结构。在竖向上段1的下端部安装竖向下段3。优选地，横向段1和竖向上段2可以一体铸造成型，减少了加工装配的工序，节约了资源，提高了工作效率。还可以采用焊接或者其他固定连接的方式，竖向下段3与竖向上段2的连接方式除焊接外还可以有其他的可拆卸的连接方式，例如法兰连接。由于石化设备的体积都比较大，采用可拆卸的连接方式，方便运输。

本发明实施例三如图4所示，与实施例一相比不同之处在于，实施例三中的竖向下段3设置为倾斜的，而非竖直设置，不与竖向上段2同轴设置，便于适应工厂的环境，应对位置不够的环境的时候，该结构可以节省空间。

本发明实施例四如图5所示，与实施例一相比不同之处在于，竖向下段3不仅是倾斜的，且竖向下段3在横向段1靠左端的位置。

在竖向上段2与横向段1的上方相连接，竖向下段3与横向段1的下方相连接，竖向下段3与横向段1相连接的位置和相较于竖直方向的角度是可以在安装的时候进行调节，根据实际的工厂情况进行调整，能够更加适应不同工厂的厂房的环境和空间。

本发明实施例五如图6所示，与实施例二相比不同之处在于，横向段1左端端部设有人孔盲板4，所述的人孔盲板4用于密封横向段1的左端端部，右端端部设有进出料口11。所述的实施例一也可以将其左端端部改为人孔盲板4，同样可以解决本发明所要解决的圆柱形筒体失效损坏的问题。

如图7所示，实施例六，与实施例四不同之处在于，竖向上段2设在横向段1靠左边的位置。所述的竖向上段2还可以设在横向段1的右边。

本发明的一种交叉式炼化设备结构，除了应用于石油化工生产设备中，还可应用于大型管道结构乃至加热炉结构等。

以上对本发明一种交叉式炼化设备结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。