专利名称：裂解炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及裂解炉，具体涉及将烃类和类似的有机原料特别是石油烃类热裂解为乙烯、丙烯、丁二烯等的管式裂解炉。
图4示出一种先有技术裂解炉的横剖面图，图5示出沿图4V-V线的箭头方向的横剖面图，图6示出由集流管为媒介物连到图4反应管出口的急冷换热器。
上述装置包括以纵排设置在燃烧室1的中心部位的反应管7，反应管形成具有弯头8的曲径;设在反应管7一端的有机原料入口21，设在该管的另一端的反应管7的出口22通过集流管9(图6)的媒体连至反应管出口22的急冷换热器10;从燃烧室1的顶板悬下并与平衡重物17连接的反应管悬挂件16;设在对流传热部分6处通过连接导管5的媒介物与燃烧室1的上部相通的对流传热器11;垂直地设置在燃烧室1的底部的炉底燃烧器20;以及设在燃烧室1的侧壁上的炉壁燃烧器19。
在这种装置中，有机原料通常与蒸汽混合，在对流传热部分6处预热，然后经反应管入口进入反应管7内，被炉底燃烧器20和炉壁燃烧器19的热辐射加热发生热解反应。再通过集流管9进入急冷换热器10内快速冷却，以在不引起过度的热解反应或聚合反应的情况下得到裂解产物。
对于这种裂解炉而言，当以30，000吨/年的生产量从石脑油(比重0.70)中生产乙烯时，需要使该裂解炉的炉长约为15米，当生产量为50，000吨/年时，需要炉长为20米或更长。因此，每吨石脑油所需的有效面积增大。此外还有炉壁热损耗大的缺点。不仅如此，当燃烧室1中的燃烧气体23向对流传热部分6流动时，该气体必须通过反应管悬挂件16，部件16由于经受高温气体而易遭损坏。再者，由于将燃烧室1与对流传热管道11连通的连接导管5很短，以致于在具有不均匀温度的燃烧气体还未充分混合时就把该气体引进对流传热管道11(该管道通常由4～12个通道组成)，使得对应于各自通道的对流传热管道受到不均匀加热，其结果是，在对流传热管道的出口处的各通道的温度是不同的，其差别大到(20～50)℃。
理想的反应管是压力损失小类型的，能在限定的反应时间内上升到限定温度，并能使单程对原料实现最大的处理，还能通过反应管出口的集流管9使反应管的出口到急冷换热器入口的长度尽量短。另外，从经济的观点来看，希望使用少量的大容量急冷换热器。
然而，根据上述的裂解炉，欲减少被安装的急冷换热器10的数量，就要使用具有复杂弯曲或小弯曲半径弯头的反应管，Y型弯头集流管等，如图8和图9所示的各种反应管的形状。这样，炉内流体的平滑流动受到阻碍，结果增加压力损失和产生焦化。另外，在反应管的形状复杂时，造成的缺点是，由于在高温条件(750°～1100℃)下出现异常的热应力而使反应管和弯曲部分易于损坏。图5的反应管的结构非常简单，但是每一通道的原料数量很少，其缺点是需要使用大量的容量小的急冷换热器。例如，在以30000吨/年的生产量从石脑油生产乙烯的情况下，需要提供16个或更多的急冷换热器。
本发明的目的是提供一种裂解炉，该炉能缩短裂解炉的炉长，能减小裂解炉的炉壁的有效面积和表面面积，还能降低急冷换热器的个数，以此使该装置小巧和重量轻，并且还减少该炉部件的损坏。
本发明在于用以热裂有机原料的裂解炉，包括一个空心的炉体;
设置在上述炉体内的燃烧室;
设置在上述燃烧室上部的顶板;
垂直地设置在上述燃烧室的顶板中央的中央燃烧器;
分别垂直设置在上述中央燃烧器两侧的侧燃烧器;
垂直排列在上述中心燃烧器与侧燃烧器之间，并在所述燃烧室的下部形成弧形弯曲的反应管;
用以将有机原料供入上述反应管的装置;
设置在上述燃烧炉上部的急冷换热器;
用以将多个上述反应管的出口与上述急冷换热器连接的反应管出口集流管;和设置在燃烧室的底部并与燃烧气体的出口导管连接的燃烧气体导出管。
图1表示本发明一个实施方案的裂解炉的横剖面图;
图2表示沿图1Ⅱ-Ⅱ线在箭头方向上的横剖面图;
图3表示图1中反应管出口集流管的结构图;
图4表示一种先有技术裂解炉的横剖面图;
图5表示图4(先有技术)V-V线在箭头方向上的横剖面图;
图6表示图4(先有技术)中在反应管出口处的急冷换热器连接部件的横剖面图;
图7、8、9表示先有技术的各种反应管的结构图。
本发明的反应管垂直设置在中央燃烧器的两侧，通过燃烧室下部的弧形弯头为媒体来联接，并且以纵排在燃烧室的长轴方向上排列，因此，用以将多个反应管出口与急冷换热器连接的集流管座可以是具有简单形状(图3)的短连接管。由此能够防止在反应管内产生的活性组分发生不希望的反应。还能够减少被安装的急冷换热器的个数，且由于合理地把反应管连接到该急冷换热器，从而能确保结构上的稳定性。
此外，在本发明中由于垂直地将燃烧器设置在燃烧室的顶板处，对流导管通过燃烧气体导出管为媒体设置在燃烧室的底部，因此，燃烧气体和燃烧器的火焰不触及反应管悬挂件和反应管出口集流管。于是，可以防止由于高温气体造成的上述部件的损坏。
再者，由于上面提到的燃烧气体导出管设置在燃烧室底部中央，在断面上较好地形成V字形，因此在燃烧气体导出管与反应管的弧形弯头之间形成燃烧气体的出口段。这样，大部分燃烧气体沿着反应管和炉壁表面并行流动，使反应管均匀加热，而另一部分燃烧气体从反应管弯头之间向下流动。
由于燃烧导出管和连接导管设置在燃烧室与对流传热管的出口导管之间，因而具有不均匀温度的燃烧气体在流入该出口导管之前得到充分地混合，能使对流传热管的各个通道均匀加热。
现通过实例更详细地描述本发明。
实例图1、2、3示出该裂解炉及其部件的一个实施方案。该装置包括一个空心炉体3;设置在炉体3中的燃烧室1;垂直设置在燃烧室1的顶板1A中央处的中央燃烧器13;分别设置在中央燃烧器13两侧的侧燃烧器12;垂直地配置在上述中央燃烧器13和侧燃烧器12之间的反应管7，在上述燃烧室的下部形成弧形弯头8，反应管7成排地沿炉体3的纵轴方向排列，与入口管7A相连接的反应管7的入口部件7′通过序列弯头对准成排的反应管7;接在该燃烧室顶板1A以悬挂反应管7的反应管悬挂件16;设置在燃烧室1顶部的急冷换热器10;用以将反应管7的出口(此例中有4根反应管)与急冷换热器10连接反应管出口集流管9;设置在燃烧室1底部中央的V字形的燃烧气体导出管18，在V字形的燃烧气体导出管18与反应管7的弧形弯头8之间形成燃烧气体的出口段;与燃烧气体导出管18连接的垂直导出管4;以及设置在燃烧室1侧面，通过连接导管5作为媒介物与垂直的导出管4连接的出口导管6中的对流传热管11。燃烧室1的内壁用防火壁2衬里。反应管悬挂件16与一平衡重物17连接。此外，四个反应管7的出口由反应管出口9与大容量的急冷换热器10连接，如图3所示。
在这样的装置中，象石脑油一类的原料通常与蒸汽相混;流经对流管6的传热管11被预热;从设置在燃烧室1底部的入口管7A送到反应管7和7′;由燃烧室1顶板处的中央燃烧器13和侧燃烧器12的辐射热加热使原料发生热解反应;从反应管出口集流管9引入到急冷换热器10内，在那里将得到的热解气体快速冷却。
来自中央燃烧器13和侧燃烧器12的燃烧气体23以沿燃烧室的壁以与反应管7平行和形式流动，不经过反应管出口集流管9和反应管悬挂件16，在弧形弯头8之间向下流动或沿着在燃烧室1底部的弧形弯头8和V形导出管18之间的出口段流过直到垂直导管4，再通过连接导管5进入设置有对流传热管11的出口导管6。
因此，反应管悬挂件16和反应管出口集流管9不与燃烧气体23接触，并且由于燃烧器12和13安排在顶板上，因此，该部件和该集流管不与火焰14和15接触，从而使高温引起各部件的损坏得以防止。还由于弧形弯头与序列弯头相比具有大的半径和简单形状，因此反应管7的压力损失小并且降低焦化。此外，在燃烧气体23流经导出管18、垂直导管4和连接导管5时，该气体被混合以具有均匀温度，这样就能够使沿着对流传热导管11各通道流动的原料被均匀加热。又由于反应管7成排地排列在燃烧室1的纵轴方向1A上，因此，能使反应管出口集流器9以合理和简单的形式连接到该急冷换热器10上，再由于集流器9的连接管变短，这就能够防止在反应管内形成的活性组分的不希望的反应，且确保该管在结构上的稳定性。
表1示出本发明装置(例1)与相同产量的常规的装置(比较例1)在裂解炉长度、裂解炉有效面积、裂解炉壁表面面积和裂解炉重量方面的比较。
表1
N作为原料的石脑油)
从上表可以看出，与常规的装置相比，本发明的装置能够使裂解炉更小巧，重量轻30%或更多。
按照本发明，使减小裂解炉长度成为可能，借此，减小裂解炉的有效面积和其壁表面面积，还合理地减少急冷换热器的个数，因此，这就能够使该装置小巧和重量轻。又由于燃烧器垂直地设置在该炉的顶板上，并在炉底设置V形导出管，合理安排燃烧器和反应管因而它能均匀加热该反应管。还由于反应管的弧形弯头的形状简单，可减少压力损失，还能降低弯头部件处的焦化。
权利要求
1.用以热裂有机原料的一种裂解炉，包括一个空心的炉体；设置在上述炉体内的燃烧室；设置在上述燃烧室上部的顶板；垂直地设置在上述燃烧室的顶板中央的中央燃烧器；分别垂直设置在上述中央燃烧器两侧的侧燃烧器；垂直配置在上述中心燃烧器与侧燃烧器之间，在上述燃烧室的下部形成弧形弯曲，并成排地沿着炉体的纵轴方向排列的反应管；用以将有机原料供入上述反应管的装置；设置在上述燃烧室上部的急冷换热器；用以将多个上述反应管的出口与上述急冷换热器连接的反应管出口集流管；和设置在燃烧室底部并与燃烧气体的出口导管连接的燃烧气体导出管。
2.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，所述的燃烧气体导出管在横断面上是V字形状的。
3.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，所述的燃烧气体的出口导管设有对流传热管，用以将待送到上述反应管的有机原料预热。
4.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，上述反应管是由接在燃烧室顶板的部件悬挂的。
5.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，多套上述中心燃烧器、侧燃烧器和反应管成排地沿炉体的纵轴方向排列。
6.根据权利要求1所述的裂解炉，其中，上述有机原料是烃类。
全文摘要
热裂烃类原料的裂解炉，能减小其长度、有效面积、壁表面积和急冷换热器个数，可使该装置小巧重量轻还减少高温造成部件的损坏。该炉包括垂直设在燃烧室顶板中央的中央燃烧器，垂直设在中央燃烧器两侧的侧燃烧器；垂直排列在中心燃烧器和侧燃烧器之间的反应管，该管在该室下部弧形变曲并成排沿该室纵轴排列，设在该室底部的燃气导出管，设在该室上部的急冷换热器和将多个反应管出口与该换热器连接的集流管。
文档编号C10G9/00GK1045806SQ8910754
公开日1990年10月3日 申请日期1989年9月30日 优先权日1988年9月30日
发明者法花堂守, 山本悦治, 吉田雅彦, 北山裕 申请人:三井石油化学工业株式会社