一种带清焦及结焦监测的裂解炉管

本发明涉及烯烃生产领域，具体涉及一种带清焦及结焦监测的裂解炉管。

背景技术：

1、乙烯、丙烯等轻烯烃是石油化工行业的基础原料，轻烯烃产能是衡量一个国家石化发展水平的重要标志之一。蒸汽裂解是工业制乙烯最常用的方法，裂解炉原料和蒸汽混合后，通入高温的裂解炉辐射炉管，并在炉管内部发生裂解反应，产生乙烯、丙烯等烃类产物。烃在裂解炉辐射段发生蒸汽裂解反应的同时裂解反应会伴随着二次反应，辐射段炉管内管壁会沉积焦炭，焦粉在炉管内的不断地沉积最终导致了结焦现象。结焦现象会使管壁热阻增大，降低管壁传热系数，为了到达反应温度，需要提高炉管管壁温度，导致炉管管壁局部温度过高，从而会降低炉管寿命，同时增加反应过程中的能耗。在焦层不断的沉积下会导致炉管的内径不断缩小，使炉管内原料流体的压降变大，参与反应的裂解原料量减少，烯类的收率变少，随着结焦的程度不断加具，最终甚至会堵塞炉管，产生安全问题。所以当到达一定工艺要求的结焦限制时，必须对裂解炉辐射炉管进行除焦处理；同时焦在炉管内壁的累积，会导致炉管内壁发生渗碳，对高温合金产生损害，降低炉管的使用寿命。

2、清焦过程需要定期停炉后进行烧焦，除焦气体一般从裂解进口进入，无法直接作用到结焦部位，无法在运行过程有部分结焦的条件下清焦。结焦位置无法实时监测到等一系列问题。

3、故现有技术亟待改进和发展。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种带清焦及结焦监测的裂解炉管，其可以通过通入除焦气体进行除焦操作。

2、为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

3、一种带清焦及结焦监测的裂解炉管，所述裂解炉管的一端具有裂解炉管入口，另一端具有裂解炉管出口，所述裂解炉管沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴，其中，燃烧后产生高温烟气进入所述裂解炉管，所述除焦气体管通入除焦气体去除所述裂解炉管的管内结焦。

4、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述裂解炉管沿管道方向还设有电阻监测单元和温度检测单元，所述电阻监测单元通过监测各段间电阻值变化获得管内结焦量实时相关数据，所述温度检测单元通过炉管表面的温度变化检测正常运行时结焦厚度情况和除焦时管壁温度。

5、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述裂解炉管的裂解炉管出口处设有气体传感器。

6、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述除焦气体管在所述裂解炉管外的部分设有除焦气体阀门。

7、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述除焦气体管在所述裂解炉管内的部分设有除焦气体出口喷嘴。

8、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述裂解炉管的外层设有炉管外保温。

9、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述除焦气体包括氧气和/或二氧化碳和/或二氧化碳和/或水蒸气和/或无机盐类的混合气体。

10、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述裂解炉管呈一层或多层盘旋弯曲布置。

11、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述裂解炉管呈水平或倾斜布置。

12、如上所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，进一步的，所述气体传感器包括一氧化碳气体传感器、二氧化碳气体传感器或氧气气体传感器的任一种或任意组合。

13、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

14、1、本发明实施例的带清焦及结焦监测的裂解炉管，通过在裂解炉管设置若干电阻监测单元和温度检测单元，在设备新建成后或停炉大修并对炉管清除焦后初次运行测量各段炉管的结焦实时监测的基准数据，与设备运行时各段炉管的结焦实时数据对比可以发现结焦段炉管的位置。

15、2、本发明实施例的带清焦及结焦监测的裂解炉管，通过在裂解炉管外的部分设有除焦气体阀门，可以不需要停炉进行除焦，通过开启对应除焦气体阀门，直接通入除焦气体进入对应的炉管进行除焦操作。除焦气体内含氧气体与焦反应产生一氧化碳和/或二氧化碳。除焦过程产生的一氧化碳、二氧化碳以及带入的水蒸气对裂解有一定的效果，可以提高设备连续运行时间，大大降低产品成本，提高设备运行效率，也减少停炉重启过程的能耗等。

16、3、本发明实施例的带清焦及结焦监测的裂解炉管，当进行停炉除焦时，可以通过开启对应的除焦气体阀门，直接通入除焦气体进入对应的炉管，让除焦气体直接作用于焦，可以减少炉管氧化，同时减少停炉除焦过程所需要的时间。同时通过运行时各段炉管的结焦实时数据对比，及时调整除焦气体进入位置，有效清焦。

17、4、本发明实施例的带清焦及结焦监测的裂解炉管，在裂解炉管外的部分设有除焦气体阀门，通过在合适的位置开启除焦气体阀门，并调整合适的小流量作为常期除焦气体保留，抵消部分裂解反应会伴随着二次反应产生的焦，可以减缓焦的形成，延长设备正常运行时间，降低产品运行成本，提高设备运行效率。

技术特征：

1.一种带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管的一端具有裂解炉管入口，另一端具有裂解炉管出口，所述裂解炉管沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴，所述除焦气体管通入除焦气体去除所述裂解炉管的管内结焦。

2.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管沿管道方向还设有电阻监测单元和温度检测单元，所述电阻监测单元通过监测各段间电阻值变化获得管内结焦量实时相关数据，所述温度检测单元通过炉管表面的温度变化检测正常运行时结焦厚度情况和除焦时管壁温度。

3.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管的裂解炉管出口处设有气体传感器。

4.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述除焦气体管在所述裂解炉管外的部分设有除焦气体阀门。

5.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述除焦气体管在所述裂解炉管内的部分设有除焦气体出口喷嘴。

6.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管的外层设有炉管外保温。

7.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述除焦气体包括氧气和/或二氧化碳和/或水蒸气和/或无机盐类的混合物。

8.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管呈一层或多层盘旋弯曲布置。

9.根据权利要求1所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述裂解炉管呈水平或倾斜布置。

10.根据权利要求3所述带清焦及结焦监测的裂解炉管，其特征在于，所述气体传感器包括一氧化碳气体传感器、二氧化碳气体传感器或氧气气体传感器的任一种或任意组合。

技术总结
本发明公开了一种带清焦及结焦监测的裂解炉管，涉及烯烃生产领域，所述裂解炉管的一端具有裂解炉管入口，另一端具有裂解炉管出口，所述裂解炉管沿管道方向设有若干除焦气体管、除焦气体出口喷嘴，所述除焦气体管通入除焦气体去除所述裂解炉管的管内结焦。本发明可以解决裂解炉管的结焦实时监测、实时除焦、定点定位清焦等一系列问题。

技术研发人员：杨卫斌,汪小憨
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13