一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，屬于石油化工領(lǐng)域。所述乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管包括第一程爐管和第二程爐管，所述第一程爐管包括四根8字形截面爐管、一個(gè)8字形到圓形過(guò)渡管件和一根圓形爐管，所述第二程爐管為一根圓形爐管。本實(shí)用新型的第一程管是8字形截面爐管，較現(xiàn)有技術(shù)4-1型圓形爐管來(lái)說(shuō)增大了比表面積，有利于裂解反應(yīng)起始階段的大量吸熱，有利于裂解反應(yīng)的發(fā)生且生產(chǎn)能力較大。而且，第一程管外表面是8字形或類似橢圓形，其較圓形爐管來(lái)說(shuō)減小了相鄰爐管間的遮蔽效應(yīng)，保證爐管徑環(huán)向表面上的溫度分布均勻，減輕了結(jié)焦的程度，進(jìn)而延長(zhǎng)了裂解爐的運(yùn)行周期。
【專利說(shuō)明】—種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，用于石油化工生產(chǎn)中的乙烯裝置裂解爐輻射室內(nèi)。

【背景技術(shù)】
[0002]4-1型輻射爐管是石油化工乙烯裝置中乙烯裂解爐廣泛采用的一種爐管構(gòu)型。
[0003]目前，世界上重要的乙烯裂解技術(shù)提供商所設(shè)計(jì)的4-1型爐管第一程管和第二程管均采用圓形爐管2，如圖1所示，兩程管之間采用圓-圓過(guò)渡管件5連接。
[0004]現(xiàn)有4-1型爐管，為平衡生產(chǎn)能力和裂解反應(yīng)特性，在爐管排布上排布緊密，管間距較??；第一程爐管需要采用較小管徑的爐管，第二程爐管采用較大管徑的爐管。這樣就會(huì)帶來(lái)單組爐管的生產(chǎn)能力較小，相鄰爐管間遮蔽越來(lái)越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致同一根爐管受雙面輻射傳熱時(shí)迎火面溫度高，相鄰爐管間受遮蔽影響溫度較低，造成實(shí)際有效換熱面積減小，爐管受熱不均勻，結(jié)果是高溫區(qū)易結(jié)焦，爐管易彎曲變形。
[0005]目前，針對(duì)現(xiàn)有4-1型爐管受熱不均勻、易結(jié)焦等缺點(diǎn)，為了增強(qiáng)輻射爐管的換熱效果，減輕結(jié)焦程度，延長(zhǎng)操作周期，裂解爐廣泛采用的一種強(qiáng)化傳熱技術(shù)是在輻射爐管上增加一個(gè)強(qiáng)化傳熱部件，該部件可以有效減小管內(nèi)流體的邊界層，有增強(qiáng)換熱、增大吸熱的效果，從而延長(zhǎng)操作周期。目前應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)就是在爐管的管段之間增加扭曲片。扭曲片是一個(gè)單獨(dú)的靜態(tài)鑄造部件，爐管是離心鑄造而成，這兩種不同制造方法的管件和管段組裝成輻射盤管以后會(huì)對(duì)輻射盤管在傳熱效果和機(jī)械性能上造成一定的影響。扭曲片因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其使用過(guò)程中容易堵塞，影響使用安全。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，改善裂解工藝性能，提高生產(chǎn)能力，同時(shí)具有良好的機(jī)械性倉(cāng)泛。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，包括第一程爐管和第二程爐管，所述第一程爐管包括四根8字形截面爐管、一個(gè)8字形到圓形過(guò)渡管件和一根圓形爐管，所述第二程爐管為一根圓形爐管。
[0009]所述第一程爐管的四根8字形截面爐管的下端分別與所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端相連通，所述8字形到圓形過(guò)渡管件的下端與所述第一程爐管中的圓形爐管的上端相連通，所述第一程爐管中的圓形爐管的下端通過(guò)U型管和圓形到圓形過(guò)渡管件與所述第二程爐管的下端相連通。
[0010]所述8字形截面爐管的內(nèi)腔的橫截面是由兩個(gè)直徑相等的圓相交而成的；
[0011]兩個(gè)圓的半徑均為R，兩個(gè)圓的相交高度為h，20mm彡R彡40mm, R/3彡h彡R/2。
[0012]所述8字形截面爐管的外表面的橫截面為橢圓形。
[0013]另外，也可以設(shè)計(jì)為，所述8字形截面爐管的外表面的橫截面是由兩個(gè)直徑相等的圓相交而成的。
[0014]所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端的四個(gè)分支的內(nèi)腔的橫截面均為8字形，其大小與所述8字形截面爐管的內(nèi)腔相同，下端的內(nèi)腔的橫截面為圓形，其大小與所述U型管的內(nèi)腔相同，所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端和下端之間為從8字形向圓形的過(guò)渡段；
[0015]所述圓形到圓形過(guò)渡管件的一端的大小與U型管的內(nèi)腔相同，另一端的大小與所述第二程爐管的內(nèi)腔相同；
[0016]所述U型管的直徑小于第二程爐管的直徑。
[0017]每根所述8字形截面爐管的長(zhǎng)度為1，第一程爐管的總長(zhǎng)為L(zhǎng)，L/3彡I彡L。
[0018]每根所述8字形截面爐管的橫截面的長(zhǎng)軸與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為α，且0° 彡 α 彡 30° ;
[0019]所述8字形到圓形過(guò)渡管件中，8字形截面的長(zhǎng)軸與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為α，且0°彡α彡30°。
[0020]所述輻射爐管構(gòu)型中的各個(gè)爐管均為垂直吊掛，8字形截面爐管和圓形爐管的軸線均垂直于輻射傳熱區(qū)的中線。
[0021]所述第一程爐管的四根8字形截面爐管、圓形爐管和第二程爐管的中心線沿輻射室中線分布，且第一程爐管的四根8字形截面爐管、圓形爐管和第二程爐管的中心線位于同一個(gè)平面上。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0023](I)第一程管是8字形截面爐管，較現(xiàn)有技術(shù)4-1型圓形爐管來(lái)說(shuō)增大了比表面積，有利于裂解反應(yīng)起始階段的大量吸熱，有利于裂解反應(yīng)的發(fā)生且生產(chǎn)能力較大。
[0024](2)第一程管外表面是8字形或類似橢圓形，其較圓形爐管來(lái)說(shuō)減小了相鄰爐管間的遮蔽效應(yīng)，保證爐管徑環(huán)向表面上的溫度分布均勻，減輕了結(jié)焦的程度，進(jìn)而延長(zhǎng)了裂解爐的運(yùn)行周期。
[0025](3)8字形截面爐管的截面是由兩個(gè)圓相交構(gòu)成，此種結(jié)構(gòu)有明顯的強(qiáng)化傳熱效果，無(wú)需增加額外的強(qiáng)化傳熱部件就可以達(dá)到有效的減小管內(nèi)流體邊界層、增加傳熱效果的作用，且有機(jī)械性能和傳熱效果連續(xù)的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1現(xiàn)有技術(shù)4-1構(gòu)型爐管
[0027]圖2本發(fā)明4-1構(gòu)型爐管
[0028]圖3本發(fā)明爐管截面圖1
[0029]圖4本發(fā)明爐管截面圖2
[0030]圖5 8字形-圓過(guò)渡管件圖
[0031]圖6 8字形爐管水平排布圖
[0032]圖7 8字形爐管α夾角排布圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0034]具體說(shuō)來(lái)，為了克服現(xiàn)有4-1型爐管的缺點(diǎn)，如圖2所示，本實(shí)用新型第一程爐管采用8字形截面爐管1，第二程管為圓形爐管2。這樣，增大了第一程管換熱表面積，提高了生產(chǎn)能力，減小了相鄰爐管的遮蔽效應(yīng)，提高了有效換熱面積，使輻射傳熱更加均勻；有強(qiáng)化傳熱效果，減小管內(nèi)流體邊界層，有增加傳熱效果的作用。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖3所示，第一程爐管是四根8字形截面爐管、第二程爐管是一根圓形爐管的4-1型爐管。輻射爐管構(gòu)型中的各個(gè)爐管均為垂直吊掛，并垂直于所述輻射傳熱區(qū)的中線10。第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管之間采用8字形截面-圓過(guò)渡管件3、U型管和圓形-圓形過(guò)渡管件4連接，8字形截面-圓過(guò)渡管件3結(jié)構(gòu)是由一個(gè)8字形截面的構(gòu)型向一個(gè)圓構(gòu)型過(guò)渡，如圖5所示。
[0037]第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管的中心線沿輻射室中線分布，且第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管的中心線位于同一個(gè)平面上。
[0038]第一程8字形截面爐管的橫截面的長(zhǎng)軸與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為0°，即水平排列，8字形到圓過(guò)渡管件中的8字形截面與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為0°如圖6所示，另夕卜，第一程8字形截面爐管的橫截面的長(zhǎng)軸、8字形到圓過(guò)渡管件中的8字形截面與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為，即旋轉(zhuǎn)排列，如圖7所示。排列可以縮短沿中線排布的間距，這樣可以多排一些爐管，可以帶來(lái)裂解能力上的提高，一定程度上提高了產(chǎn)量。
[0039]8字形截面爐管截面內(nèi)表面由兩個(gè)圓相交構(gòu)成，類似8字形狀，外表面類似橢圓形狀(如圖3所示)。相交圓半徑R = 30mm,相交圓相交高度為h = 15mm。第一程爐管全長(zhǎng)L = 10000mm，8字形截面爐管長(zhǎng)1 = 5000mm(1實(shí)際包括了 8字形截面爐管和過(guò)渡管件的長(zhǎng)度，這樣從工藝特性上限定了上下部的比例)。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖4所示，第一程爐管是四根8字形截面爐管、第二程管是一根圓形爐管的4-1型爐管。輻射爐管構(gòu)型中的各個(gè)爐管均為垂直吊掛，并垂直于所述輻射傳熱區(qū)的中線。第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管之間采用8字形截面-圓過(guò)渡管件3、U型管和圓形-圓形過(guò)渡管件4連接，8字形截面-圓過(guò)渡管件3結(jié)構(gòu)是由一個(gè)8字形截面的構(gòu)型向一個(gè)圓構(gòu)型過(guò)渡，如圖5所示。
[0042]第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管的中心線沿輻射室中線分布，且第一程8字形截面爐管和第二程圓形爐管的中心線位于同一個(gè)平面上。
[0043]第一程8字形截面爐管與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為0°，即水平排列。8字形-圓過(guò)渡管件中的8字形截面與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為0°，如圖6所示，也可以成一定角度，如圖7所示。
[0044]8字形截面爐管截面由兩個(gè)圓管相交焊接而成，其整體形狀近似8字形構(gòu)型(如圖4所示)。相交圓半徑R = 30mm,相交圓相交高度為h = 15mm。第一程爐管全長(zhǎng)L =10000mm，8字形截面爐管長(zhǎng)1 = 5000mm。
[0045]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的幾種最為典型的實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實(shí)施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。爐管的布置型式不限于各個(gè)圖所列，本發(fā)明輻射段爐管可用于新建裂解爐或?qū)α呀鉅t進(jìn)行擴(kuò)能改造。
【權(quán)利要求】
1.一種乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管包括第一程爐管和第二程爐管，所述第一程爐管包括四根8字形截面爐管、一個(gè)8字形到圓形過(guò)渡管件和一根圓形爐管，所述第二程爐管為一根圓形爐管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述第一程爐管的四根8字形截面爐管的下端分別與所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端相連通，所述8字形到圓形過(guò)渡管件的下端與所述第一程爐管中的圓形爐管的上端相連通，所述第一程爐管中的圓形爐管的下端通過(guò)U型管和圓形到圓形過(guò)渡管件與所述第二程爐管的下端相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述8字形截面爐管的內(nèi)腔的橫截面是由兩個(gè)直徑相等的圓相交而成的； 兩個(gè)圓的半徑均為R，兩個(gè)圓的相交高度為h，20mm彡R彡40mm, R/3彡h彡R/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述8字形截面爐管的外表面的橫截面為橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述8字形截面爐管的外表面的橫截面是由兩個(gè)直徑相等的圓相交而成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端的四個(gè)分支的內(nèi)腔的橫截面均為8字形，其大小與所述8字形截面爐管的內(nèi)腔相同，下端的內(nèi)腔的橫截面為圓形，其大小與所述U型管的內(nèi)腔相同，所述8字形到圓形過(guò)渡管件的上端和下端之間為從8字形向圓形的過(guò)渡段； 所述圓形到圓形過(guò)渡管件的一端的大小與U型管的內(nèi)腔相同，另一端的大小與所述第二程爐管的內(nèi)腔相同； 所述U型管的直徑小于第二程爐管的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:每根所述8字形截面爐管的長(zhǎng)度為1，第一程爐管的總長(zhǎng)為L(zhǎng)，L/3 ^ I ^ L0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:每根所述8字形截面爐管的橫截面的長(zhǎng)軸與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為α，且0° 彡 α 彡 30° ; 所述8字形到圓形過(guò)渡管件中，8字形截面的長(zhǎng)軸與輻射傳熱區(qū)的中線夾角為α，且0° 彡 α 彡 30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述輻射爐管構(gòu)型中的各個(gè)爐管均為垂直吊掛，8字形截面爐管和圓形爐管的軸線均垂直于輻射傳熱區(qū)的中線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的乙烯裂解爐用8字形截面的4-1型輻射爐管，其特征在于:所述第一程爐管的四根8字形截面爐管、圓形爐管和第二程爐管的中心線沿輻射室中線分布，且第一程爐管的四根8字形截面爐管、圓形爐管和第二程爐管的中心線位于同一個(gè)平面上。
【文檔編號(hào)】C07C11/04GK204198674SQ201420676149
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】孫向軍, 薛磊, 李光, 郭玉萍 申請(qǐng)人:中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司