專利名稱：：一種乙烯裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種石油化工生產(chǎn)中的乙烯裂解爐的爐管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：在乙烯裝置中，裂解爐是核心設(shè)備。輻射爐管的設(shè)計是決定裂解選擇性、提高裂解產(chǎn)品的烯烴收率和提高對不同裂解原料適應(yīng)性的關(guān)鍵。改進(jìn)輻射盤管的結(jié)構(gòu)和排布，成為管式裂解爐技術(shù)發(fā)展中最核心的部分。20多年來，相繼出現(xiàn)了單排分支變徑管、混排分支變徑管、不分支變徑管、單程等徑管等不同結(jié)構(gòu)的輻射爐管。爐管的排列方式從最初的單排發(fā)展到雙排，對單排而言，相同的能力需要更大的占地面積，其優(yōu)勢是爐管周向溫度分布均勻，存在遮蔽的情況較少；對雙排而言，大大縮小了裂解爐的占地面積，但遮蔽的狀況比較嚴(yán)重，影響了爐管周向溫度分布。美國魯姆斯克雷斯特公司在專利CN1067669中公布了其爐管排布，其入第一程管為6根，第二程管為一根，第一程管在下部通過一集合管與第二程管連接。此種結(jié)構(gòu)，由于第一程管為多根、第二程管為一根，在爐管受熱膨脹時，第二程管先向下膨脹，第一程管在第二程管的牽引下向下運動，其中離第二程管遠(yuǎn)的受力較小、靠近第二程管的受力較大，加上下部集合管為剛性連接，其結(jié)果是集合管靠近第二程管最低，斜向集合管最遠(yuǎn)端第一程管，這樣的結(jié)果是當(dāng)?shù)匾怀坦軣o法隨第二程管運動時，就會造成爐管彎曲。?？松梨诨瘜W(xué)專利公司在CN1259981專利中公布了一種排布，同時，US6528027專利公布了另一種排布，。這兩種結(jié)構(gòu)爐管共同的缺點是由于第一程管下部向外傾斜、而第二程管未向相反方向傾斜，同時相鄰第一程管往另一側(cè)傾斜，其結(jié)果是在爐管受熱狀態(tài)下，整個輻射爐管不能很好地保持單排，會自然地為消除應(yīng)力而成為雙排。EP1146105專利公開了這樣的爐管結(jié)構(gòu)排布的裂解爐兩程輻射段爐管垂直排列在輻射段爐膛里，一程管和二程管的直管排列在一個平面里，一程直管和二程管分別通過S形管與一個彎管連接，一程管和二程管的S形管分別平行，連接彎管可以是半圓形、半橢圓形或半卵形，各彎管與直管所在平面所成角度相同。但2-l型爐管由于在第一程2根管下部有一Y型管，雖然其爐管排不克服了上述爐管結(jié)構(gòu)的缺點，仍然會因與Y型管連接的兩根管的膨脹會有差別而出現(xiàn)彎曲。從上述現(xiàn)有技術(shù)中可以看出，現(xiàn)有的爐管排布都不能避免爐管的變形和偏移，而且此種變形導(dǎo)致爐管受熱不勻，從而使?fàn)t管進(jìn)一步變形和偏移，不利于提高吸收率，并且導(dǎo)致裂解爐壽命降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種具有能保持受熱均勻、機械性能好且壽命延長的兩程輻射爐管的乙烯裂解爐。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種乙烯裂解爐，包括高壓汽包、對流段、輻射段、垂直布置在輻射段的多組輻射爐管、燃燒器、急冷鍋爐；每個輻射爐管包括一個第一程管和一個第二程管以及用于連接第一程管和第二程管的一個連接件；裂解物料由第一程管的入口端引入，由第二程管的出口端引出；所述第一程管和第二程管為不分支爐管，且各爐管中心線在同一個平面上；所述連接件為一立體結(jié)構(gòu)件，包括入口彎管、回彎管和出口彎管；每一根第一程管遠(yuǎn)離其入口端的一端與一根入口彎管的一端相連通，入口彎管的另一端與一根回彎管的一端相連通，回彎管的另一端與出口彎管一端相連通，出口彎管的另一端與第二程管遠(yuǎn)離其出口端的一端相連通；所述入口彎管與出口彎管分別位于所述第一程管和第二程管爐管中心線所在平面的兩側(cè)；一組入口彎管的中心線所形成的平面與一組出口彎管的中心線所形成的平面相交(端視圖)，交線位于第一程管和第二程管爐管中心線所在的平面上，并關(guān)于此平面對稱；連接一組入口彎管和一組出口彎管的回彎管相互平行，其俯視投影為長度相同的直線段；所述各連接件的側(cè)視投影為同一條對稱的連續(xù)封閉曲線。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管可以是，所述各第一程管平行，各第二程管平行，且第一程管和第二程管平行；所述第一程管和第二程管的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線；所述各入口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度相同；所述各出口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度相同，所述出口角度與所述入口角度相同。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管可以是，所述各第一程管平行，各第二程管平行，且第一程管和第二程管平行；所述第一程管和第二程管的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線；所述各入口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度不同；所述各出口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度不同，但每個輻射爐管所述出口角度與所述入口角度相同。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管的內(nèi)徑可以選自下列的組合之一，并且每個組合中第一程管與第二程管長度是一樣的(1)所述第一程管和連接件內(nèi)徑相同，所述第二程管內(nèi)徑與第一程管和連接件的內(nèi)徑不相同，所述第二程管內(nèi)徑大于第一程管和連接件的內(nèi)徑，這可以稱之為一次變徑；(2)所述第一程管和連接件內(nèi)徑相同，所述第二程管下部內(nèi)徑與第一程管和連接件的內(nèi)徑相同，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；這可以稱之為兩次變徑；(3)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管內(nèi)徑與連接件內(nèi)徑相同；(4)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管下部內(nèi)徑與連接件內(nèi)徑相同，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；這可以稱之為三次變徑；(5)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管下部內(nèi)徑大于連接件內(nèi)徑，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；這可以稱之為四次變徑；(6)所述第一程管為變徑，所述第一程管下部內(nèi)徑大于第一程管上部內(nèi)徑。為了在達(dá)到同樣吸收率的條件下，滿足裂解過程中降低溫度和降低壓降的要求，可以對輻射爐管采取變徑，根據(jù)不同的需求，變徑有多種形式(不限于以下幾種)采用上述的變徑后，隨裂解反應(yīng)進(jìn)行截面積增大，降低了管程的阻力降，能更好的滿足裂解反應(yīng)的需要，裂解性能更好。以相同的裂解產(chǎn)物收率為目標(biāo)時可以有效的降低裂解溫度，而達(dá)到同樣的裂解溫度時可以有效的提高目的烯烴產(chǎn)物的收率。5本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管的所述回彎管的側(cè)視投影形狀可以為弧形、半圓形、半橢圓形或者拋物線形。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管可以包括至少2個所述的輻射爐管，且每組輻射爐管的所有第一程管和所有的第二程管分別集中排布在一起。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管可以將兩組輻射爐管的第二程管相鄰排布，構(gòu)成一個模塊；在裂解爐輻射段中，布置多個所述模塊，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。本發(fā)明乙烯裂解爐的輻射爐管可以在裂解爐輻射段中，布置多組輻射爐管，一組輻射爐管的第一程管與另一組輻射爐管的第二程管相鄰排布，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。在上述的結(jié)構(gòu)中，因為每一個連接件的側(cè)視投影都為對稱的連續(xù)封閉曲線，這樣在受熱時，連接件變形也是對稱的，這樣就能保證受熱均勻，同時也使單排保持不變。具體來說，兩程爐管位于同一個平面，兩程爐管的連接件分布于爐管所在平面的兩側(cè)，爐管的重心位于平面內(nèi)，同時由于第一程管、第二程管分別集中布置，當(dāng)?shù)诙坦芟蛳屡蛎洉r，連接件、第一程管均有規(guī)律地向同一個方向運動，在熱態(tài)運行時可以避免由于爐管重心不在爐管平面內(nèi)引起的爐管彎曲及運動方向不同，能更好地保證第一程爐管與第二程爐管處在爐膛中心平面，達(dá)到避免受熱不均勻的目的。因而采用此種排布爐管的裂解爐具有運轉(zhuǎn)周期長、機械性能好的優(yōu)點。—組輻射爐管中所述各第一程管平行，各第二程管平行，且第一程管和第二程管平行；所述第一程管和第二程管的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線。而入口彎管和出口彎管的排布有多種方式，其中一種為所述各入口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度相同；所述各出口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度相同，所述出口角度與所述入口角度相同。另一種為所述各入口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度不同；所述各出口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度不同，所述單個出口角度與所述入口角度相同。根據(jù)不同的需求，一組輻射爐管可包括2個或多個所述的輻射爐管，且每組輻射爐管的所有第一程管和所有的第二程管分別集中排布在一起。在輻射段中排布多組所述輻射爐，其排布方式有多種，其中一種為將兩組輻射爐管的第二程管相鄰排布，構(gòu)成一個模塊，且兩組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)；在裂解爐輻射段中，布置多個所述模塊，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。另一種為一組輻射爐管的第一程管與另一組輻射爐管的第二程管相鄰排布，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。在具體實施時，采用多少組爐管與裂解爐能力有關(guān)，可根據(jù)原料情況、裂解爐產(chǎn)量、運行周期等設(shè)計要求來確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)以相同的裂解產(chǎn)物收率為目標(biāo)時可以有效的降低裂解溫度，而達(dá)到同樣的裂解溫度時可以有效的提高目的烯烴產(chǎn)物的收率；(2)運轉(zhuǎn)周期長、機械性能好、爐管不易彎曲。(3)降低實際運行中的爐管表面溫度，延長爐管使用壽命23年。圖1圖2圖3圖4圖5圖6圖7圖8圖9:本發(fā)明的裂解爐示意圖:本發(fā)明一組輻射爐管實施例的示意正視圖、側(cè)視圖和俯視圖(摘要附圖):本發(fā)明的一組輻射:本發(fā)明的兩組輻射:本發(fā)明的兩組輻射:本發(fā)明的兩組輻射:本發(fā)明的一組輻射:本發(fā)明的一組輻射:本發(fā)明的一組輻射爐管實施例的示意正視圖、側(cè)視圖和俯視圖爐管組合排布示意圖的俯視圖爐管組合排布示意圖的俯視圖爐管組合排布示意圖的俯視圖爐管示意正視圖爐管示意正視圖爐管示意正視圖具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示，本發(fā)明的一種乙烯裂解爐，包括高壓汽包1、對流段2、輻射段3、垂直布置在輻射段的多組輻射爐管4、燃燒器5、急冷鍋爐6。如圖2所示，每個輻射爐管包括一個第一程管7和一個第二程管8以及用于連接第一程管和第二程管的一個連接件9;裂解物料由第一程管7的入口端引入，由第二程管8的出口端引出。所述第一程管7和第二程管8為不分支爐管，且各爐管中心線在同一個平面上；所述第一程管7、連接件9以及第二程管8為等徑或至少變徑一次。所述連接件9為一立體結(jié)構(gòu)件，包括入口彎管10、回彎管11和出口彎管12;每一根第一程管7遠(yuǎn)離其入口端的一端與一根入口彎管10的一端相連通，入口彎管10的另一端與一根回彎管11的一端相連通，回彎管11的另一端與出口彎管12—端相連通，出口彎管12的另一端與第二程管8遠(yuǎn)離其出口端的一端相連通。所述入口彎管10與出口彎管12分別位于所述第一程管7和第二程管8爐管中心線所在平面的兩側(cè)；一組入口彎管10的中心線所形成的平面與一組出口彎管12的中心線所形成的平面相交，交線位于第一程管7和第二程管8爐管中心線所在的平面上，并關(guān)于此平面對稱；連接一組入口彎管IO和一組出口彎管12的回彎管11相互平行，其俯視投影為長度相同的直線段，所述回彎管11的側(cè)視投影形狀為半圓形。而所述各連接件9的側(cè)視投影為同一條對稱的連續(xù)封閉曲線。—組輻射爐管中所述各第一程管7平行，各第二程管8平行，且第一程管7和第二程管8平行；所述第一程管7和第二程管8的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線。而入口彎管IO和出口彎管12的排布有多種方式其中一種為圖2所示所述各入口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度相同；所述各出口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度相同，所述出口角度與所述入口角度相同，角度優(yōu)選為70度。另一種為圖3所示所述各入口彎管10不平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度不同；所述各出口彎管12不平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度不同，變化范圍65-90度，所述單個爐管出口角度與所述入口角度相同。根據(jù)不同的需求，一組輻射爐管可包括2個或多個所述的輻射爐管，且每組輻射爐管的所有第一程管7和所有的第二程管8分別集中排布在一起。在輻射段中排布多組所述輻射爐，其排布方式有多種，其中一種為將兩組輻射爐管的第二程管相鄰排布，構(gòu)成一個模塊，且兩組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)；第一組的連接件入口彎管和第二組的連接件入口彎管在第一程管和第二程管爐管中心線所在平面的兩側(cè)(如圖4)或者同側(cè)(如圖5);在裂解爐輻射段中，布置多個所述模塊，且各組的第一程管7和第二程管8爐管中心線都在同一平面內(nèi)。另一種為圖6所示一組輻射爐管的第一程管與另一組輻射爐管的第二程管相鄰排布，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。為了在達(dá)到同樣吸收率的條件下，滿足裂解過程中降低溫度和降低壓降的要求，可以對輻射爐管采取變徑，即管徑逐漸放大，根據(jù)不同的需求，變徑有多種形式其中一種為所述第一程管7和連接件9內(nèi)徑相同，所述第二程管8下部內(nèi)徑與連接件9內(nèi)徑不同，上部內(nèi)徑與下部內(nèi)徑也不同(圖7)。另一種為所述第一程管7為變徑，上部內(nèi)徑與下部內(nèi)徑不同，連接件9內(nèi)徑與第一程管7下部內(nèi)徑相同，所述第二程管8為等徑(圖8)。還有一種為所述第一程管7為變徑，連接件9內(nèi)徑與第一程管7下部內(nèi)徑相同，所述第二程管8下部內(nèi)徑與連接件9內(nèi)徑不同，上部內(nèi)徑與下部內(nèi)徑也不同(圖9)。在具體實施時，采用多少組爐管與裂解爐能力有關(guān)，可根據(jù)原料情況、裂解爐產(chǎn)量、運行周期等設(shè)計要求來確定。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，不受下列具體實施例的限制。采用48個輻射爐管不同實施方案的工藝性能對比如下對比例(等徑)表1輻射段爐管結(jié)構(gòu)參數(shù)(等徑)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求一種乙烯裂解爐，包括高壓汽包、對流段、輻射段、垂直布置在輻射段的多組輻射爐管、燃燒器、急冷鍋爐；每個輻射爐管包括一個第一程管和一個第二程管以及用于連接第一程管和第二程管的一個連接件；裂解物料由第一程管的入口端引入，由第二程管的出口端引出；其特征在于，所述第一程管和第二程管為不分支爐管，且各爐管中心線在同一個平面上；所述連接件為一立體結(jié)構(gòu)件，包括入口彎管、回彎管和出口彎管；每一根第一程管遠(yuǎn)離其入口端的一端與一根入口彎管的一端相連通，入口彎管的另一端與一根回彎管的一端相連通，回彎管的另一端與出口彎管一端相連通，出口彎管的另一端與第二程管遠(yuǎn)離其出口端的一端相連通；所述入口彎管與出口彎管分別位于所述第一程管和第二程管爐管中心線所在平面的兩側(cè)；一組入口彎管的中心線所形成的平面與一組出口彎管的中心線所形成的平面相交，交線位于第一程管和第二程管爐管中心線所在的平面上，并關(guān)于此平面對稱；連接一組入口彎管和一組出口彎管的回彎管相互平行，其俯視投影為長度相同的直線段；所述各連接件的側(cè)視投影為同一條對稱的連續(xù)封閉曲線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于一組輻射爐管中所述各第一程管平行，各第二程管平行，且第一程管和第二程管平行；所述第一程管和第二程管的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線；所述各入口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度相同；所述各出口彎管平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度相同，所述出口角度與所述入口角度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于一組輻射爐管中所述各第一程管平行，各第二程管平行，且第一程管和第二程管平行；所述第一程管和第二程管的爐管中心線所在平面的俯視投影為一直線；所述各入口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成入口角度不同；所述各出口彎管不平行，其俯視投影與所述直線所成出口角度不同，但每個輻射爐管所述出口角度與所述入口角度相同。4.根據(jù)權(quán)利要求l-3之一所述的乙烯裂解爐，其特征在于所述的輻射爐管的內(nèi)徑選自下列的組合之一(1)所述第一程管和連接件內(nèi)徑相同，所述第二程管內(nèi)徑與第一程管和連接件的內(nèi)徑不相同，第二程管內(nèi)徑大于第一程管和連接件的內(nèi)徑；(2)所述第一程管和連接件內(nèi)徑相同，所述第二程管下部內(nèi)徑與第一程管和連接件的內(nèi)徑相同，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；(3)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管內(nèi)徑與連接件內(nèi)徑相同；(4)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管下部內(nèi)徑與連接件內(nèi)徑相同，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；(5)所述第一程管為等徑，連接件內(nèi)徑大于第一程管內(nèi)徑，所述第二程管下部內(nèi)徑大于連接件內(nèi)徑，第二程管上部內(nèi)徑大于其下部內(nèi)徑；(6)所述第一程管為變徑，所述第一程管下部內(nèi)徑大于第一程管上部內(nèi)徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于，所述回彎管的側(cè)視投影形狀為弧形、半圓形、半橢圓形或者拋物線形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于，所述的一組輻射爐管包括至少2個所述的輻射爐管，且每組輻射爐管的所有第一程管和所有的第二程管分別集中排布在一起。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于將兩組輻射爐管的第二程管相鄰排布，構(gòu)成一個模塊；在裂解爐輻射段中，布置多個所述模塊，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐，其特征在于在裂解爐輻射段中，布置多組輻射爐管，一組輻射爐管的第一程管與另一組輻射爐管的第二程管相鄰排布，且各組的第一程管和第二程管爐管中心線都在同一平面內(nèi)。全文摘要本發(fā)明為一種乙烯裂解爐。每個輻射爐管包括一個第一程管和一個第二程管以及用于連接第一程管和第二程管的一個連接件。兩程爐管位于同一個平面，其連接件分布于爐管所在平面的兩側(cè)。這樣爐管的重心位于平面內(nèi)，同時由于第一程管、第二程管分別集中布置，當(dāng)?shù)诙坦芟蛳屡蛎洉r，連接件、第一程管均有規(guī)律地向同一個方向運動，在熱態(tài)運行時可以避免由于爐管重心不在爐管平面內(nèi)引起的爐管彎曲及運動方向不同，能更好地保證第一程爐管與第二程爐管處在爐膛中心平面，達(dá)到避免傳熱不均勻的目的，同時爐管變徑能更好的滿足裂解反應(yīng)的需要，裂解性能更好。本發(fā)明的裂解爐具有運轉(zhuǎn)周期長、機械性能好，壽命長的優(yōu)點。文檔編號C07C11/04GK101723784SQ20081022427公開日2010年6月9日申請日期2008年10月16日優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日發(fā)明者何細(xì)藕,張利軍,李光,李昌力,李金科,王國清,邵晨,郭玉萍申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石化工程建設(shè)公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院;天華化工機械及自動化研究設(shè)計院南京工業(yè)爐設(shè)計研究所