專利名稱：二級急冷鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種與裂解爐相配套的急冷熱交換裝置。具體地說，是一種采用換熱套管的二級急冷鍋爐。
急冷鍋爐主要用于乙烯裂解裝置，進(jìn)行高溫裂解氣的冷卻和熱量回收，是乙烯裝置中工藝性非常強(qiáng)的必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。
目前已成功用于生產(chǎn)的急冷鍋爐有美國斯通－韋勃斯特(SW)公司的USX＋TLX型急冷鍋爐、福斯特－惠斯勒(FW)公司的直接蒸汽產(chǎn)生器(DSG型急冷鍋爐)、日本三菱油化公司的三菱輸送管線換熱器(M－TLX型急冷鍋爐)、Frima Borsig公司的包爾西格(Borsig)型急冷鍋爐、西德斯密特公司的Schmidt型急冷鍋爐、?？松鹃_發(fā)的直冷式急冷鍋爐等都是較先進(jìn)的急冷鍋爐，其中USX型和Schmidt型急冷鍋爐是目前國內(nèi)外較廣泛使用的兩種型式的急冷鍋爐。
超選擇性套管式急冷鍋爐(USX型急冷鍋爐)是SW公司的專利技術(shù)，它是配合超選擇性裂解爐(USC爐)于1966年開發(fā)出的一種套管急冷鍋爐，與TLX型急冷鍋爐一起組成二級急冷鍋爐技術(shù)，1969年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，主要用在USC爐、毫秒爐裝置上，運(yùn)轉(zhuǎn)情況較好。但兩級換熱管長達(dá)20米，裂解氣在管內(nèi)停留時(shí)間約0.3秒，結(jié)焦快，只適用于石腦油裂解工藝，并且制造費(fèi)用高。
Schmidt型急冷鍋爐是斯密特公司的專利技術(shù)，其特點(diǎn)是采用雙套管和橢圓管板技術(shù)，主要用在短停留時(shí)間(SRT)爐和梯度動(dòng)力學(xué)裂解(GK)Ⅱ型爐上，運(yùn)轉(zhuǎn)情況較好。但因是采用一級急冷技術(shù)，結(jié)焦快，操作周期短，一般運(yùn)行30－60天需清焦，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
選擇性管線換熱器(SLE型急冷鍋爐)是Schmidt公司和SW公司合作的最新產(chǎn)品。據(jù)報(bào)道運(yùn)轉(zhuǎn)效果較理想，換熱管長5－7米，裂解氣在管內(nèi)停留時(shí)間約0.02秒，并且壓降低，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長達(dá)兩年以上。但處理能力小，一臺裂解爐需配置72臺SLE型急冷鍋爐，配置管線復(fù)雜，操作、維修困難，影響了其推廣使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作性能優(yōu)良的急冷鍋爐，它能抑制反應(yīng)結(jié)焦，減少乙烯損失，延長操作周期，多回收裂解氣熱量，簡化配置管線，檢修方便，同時(shí)適用于石腦油、柴油裂解工藝。
為達(dá)到上述目的，對急冷鍋爐進(jìn)行了改進(jìn)，主要是換熱管采用了異徑換熱套管結(jié)構(gòu)。根據(jù)裂解、反應(yīng)、聚合、結(jié)焦理論，將傳統(tǒng)的一臺急冷鍋爐分成兩部分第一部分以盡快的速度將高溫裂解氣降至650℃左右，終止二次反應(yīng)結(jié)焦，延長操作周期；第二部分采用較大換熱面來盡可能多地回收裂解氣高位能熱量，使一臺急冷鍋爐具有二級急冷的功能，裂解氣在管內(nèi)停留時(shí)間約0.015秒，抑制了反應(yīng)、聚合結(jié)焦，減少了乙烯損失，延長操作周期。
本實(shí)用新型所述的異徑管二級急冷鍋爐的特征是換熱管采用由大小管徑兩部分組成，前半部分按一級急冷鍋爐要求設(shè)計(jì)，可在0.015秒內(nèi)將高溫裂解氣冷卻至650℃左右，終止二次反應(yīng)、結(jié)焦、減少乙烯損失，延長清焦周期；后半部分按二級急冷鍋爐要求設(shè)計(jì)，采用較大換熱面，熱量回收多。根據(jù)裂解爐型異徑換熱套管可設(shè)計(jì)成單根或多根，一臺急冷鍋爐可以由單根異徑換熱套管或多根異徑換熱套管組成。單根異徑換熱套管的大、小管用法蘭和變徑彎頭連接，多根異徑換熱套管的大、小管由變徑管連接，單根異徑換熱套管可以通入保護(hù)蒸汽保護(hù)管口和防止結(jié)焦。
應(yīng)用本實(shí)用新型的急冷鍋爐，具有抑制反應(yīng)結(jié)焦，減少乙烯損失，延長操作周期，簡化配置管線，并且操作、維修方便，同時(shí)適用于石腦油、柴油裂解工藝的優(yōu)點(diǎn)。它不但容量大，而且適用于新建、擴(kuò)建和已有爐子改造時(shí)使用。
圖〔1〕為多根異徑換熱套管結(jié)構(gòu)示意圖，圖〔2〕為單根異徑換熱套管結(jié)構(gòu)示意圖。
根據(jù)裂解爐型換熱管可設(shè)計(jì)成單根或多根(見附


圖1、2)。單根異徑換熱套管急冷鍋爐主要由外管〔3、7〕，內(nèi)管〔2、6〕和同心布置的入口保護(hù)管〔12〕、出入口縮口型管板〔11、13〕、法蘭〔9〕、變徑彎頭〔10〕組成。從裂解爐管出來的高溫裂解氣從接口〔a〕進(jìn)入，經(jīng)過入口保護(hù)管〔12〕、小內(nèi)管〔2〕、變徑彎頭〔10〕、大內(nèi)管〔6〕與內(nèi)外管間的鍋爐給水〔c〕換熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，蒸汽從接口〔d〕引出到汽包，裂解從接口〔b〕引出。850℃的裂解氣通過小內(nèi)管〔2〕約0.015秒，可將溫度降至650℃左右，終止二次反應(yīng)結(jié)焦，減少乙烯損失0.75％以上。從外界引入5－10％的中壓稀釋蒸汽從保護(hù)蒸汽入口〔e〕通入，經(jīng)過入口保護(hù)管〔12〕與小內(nèi)管〔2〕的環(huán)隙向裂解氣噴蒸汽，以保護(hù)管口和防止結(jié)焦。多根異徑換熱套管急冷鍋爐由入口扁圓集氣管〔1〕和內(nèi)管〔2、6〕、外管〔3、7〕、變徑管〔4、5〕及出口扁圓集氣管〔8〕組成。從裂解爐管出來的裂解氣通過接口〔a〕進(jìn)入小內(nèi)管〔2〕、內(nèi)變徑管〔4〕、大內(nèi)管〔6〕，從接口〔b〕引出到裂解氣集氣管。鍋爐給水從接口〔c〕引入到集氣管〔1〕進(jìn)入內(nèi)外管環(huán)隙間，與850℃的裂解氣換熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，從集氣管接口〔d〕引入汽包。裂解氣約0.015秒通過小內(nèi)管〔2〕，將溫度降至650℃左右，終止二次反應(yīng)、聚合結(jié)焦，減少乙烯損失0.75％以上。約三年清焦一次，操作維護(hù)性能優(yōu)越?？s口型管板〔11、13〕、扁圓管〔1、8〕這兩種連接方法，已被廣泛應(yīng)用。
最新開發(fā)的SLE型急冷鍋爐綜合了Schmidt和USX型急冷鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，它與一般急冷鍋爐相比，乙烯收率少損失0.75％，清焦周期達(dá)2年以上，本實(shí)用新型所述的異徑管二級急冷鍋爐不但具有SLE的特點(diǎn)，并且操作性能和維護(hù)性比SLE更為優(yōu)越。
權(quán)利要求1.一種用于乙烯裂解裝置的急冷鍋爐，它由入口分配器、換熱套管、出入口管板組成，其特征在于換熱套管采用異徑換熱套管結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急冷鍋爐，其特征在于異徑換熱套管可為單根或多根。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的急冷鍋爐，其特征在于異徑換熱套管由大、小管徑兩部分組成，單根異徑換熱套管的大、小管用法蘭和變徑彎頭連接，多根異徑換熱套管的大、小管由變徑管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的急冷鍋爐，其特征在于單根異徑換熱套管入口處設(shè)有蒸汽保護(hù)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種急冷鍋爐，用在乙烯裂解裝置。根據(jù)結(jié)焦理論將傳統(tǒng)一臺急冷鍋爐分為兩部分，第一部分以很快的速度將高溫裂解氣冷卻至650℃左右，終止二次反應(yīng)結(jié)焦；第二部分采用較大換熱管，盡可能多地回收裂解氣熱量。其特點(diǎn)是換熱管由大小管徑兩部分組成?？筛鶕?jù)裂解爐管構(gòu)型設(shè)計(jì)成單根或多根換熱套管。異徑管二級急冷鍋爐解決了兩臺急冷鍋爐連接管線配置復(fù)雜，乙烯損失多，操作周期短的難題。同時(shí)適用于石腦油、柴油裂解工藝。
文檔編號F22B31/00GK2146655SQ9320355
公開日1993年11月17日 申請日期1993年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月19日
發(fā)明者劉豐, 張松龍, 徐靜安, 王愛軍, 康翼 申請人:化工部化工機(jī)械研究院