本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種蒸汽裂解方法。
背景技術(shù)：
：乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料。目前，生產(chǎn)低碳烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大約99％的乙烯、50％以上的丙烯和90％以上的丁二烯通過(guò)該工藝生產(chǎn)。管式爐石油烴蒸汽裂解工藝的核心設(shè)備是管式裂解爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“裂解爐”)，裂解原料如乙烷、丙烷、石腦油以及加氫尾油在裂解爐中被加熱到高溫時(shí)，會(huì)發(fā)生碳鏈斷裂化學(xué)反應(yīng)，生成低碳烯烴如乙烯、丙烯和丁二烯等。國(guó)內(nèi)外的長(zhǎng)期研究結(jié)果表明，原料烴類(lèi)在高溫、短停留時(shí)間、低烴分壓的條件下對(duì)生成烯烴是有利的。管式爐石油烴蒸汽裂解工藝的核心設(shè)備是管式裂解爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“裂解爐”)，裂解原料如乙烷、丙烷、石腦油以及加氫尾油在裂解爐中被加熱到高溫時(shí)，會(huì)發(fā)生碳鏈斷裂化學(xué)反應(yīng)，生成低碳烯烴如乙烯、丙烯和丁二烯等。但是，熱裂解反應(yīng)過(guò)程十分復(fù)雜，除了目的產(chǎn)物低碳烯烴外，同時(shí)還會(huì)發(fā)生脫氫、異構(gòu)化、環(huán)化、疊合和縮合等副反應(yīng)，生成其他副產(chǎn)物。因此，如何控制反應(yīng)條件，使反應(yīng)產(chǎn)物中目的產(chǎn)物低碳烯烴最多是該領(lǐng)域一直研究的課題。國(guó)內(nèi)外的長(zhǎng)期研究結(jié)果表明，原料烴類(lèi)在高溫、短停留時(shí)間、低烴分壓的條件下對(duì)生成烯烴是有利的。在反應(yīng)的初期，從壓降方面看，由于反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低，管內(nèi)流體體積增大不多，管內(nèi)流體的線(xiàn)速度也增大不多，較小的管徑不會(huì)引起壓降增加太多，不會(huì)嚴(yán)重影響平均烴分壓增加；從熱強(qiáng)度方 面看，由于原料急劇升溫，吸收大量熱量，所以要求熱強(qiáng)度大，較小的管徑可使比表面積增加，從而滿(mǎn)足要求；從結(jié)焦趨勢(shì)看，由于轉(zhuǎn)化率較低，二次反應(yīng)尚不能發(fā)生，結(jié)焦速率較低，較小的管徑也是允許的。在反應(yīng)的后期，從壓力降方面看，由于此時(shí)轉(zhuǎn)化率較高，管內(nèi)流體體積增大較多，同時(shí)，流體的線(xiàn)速度也急劇上升，較大管徑比較適合；從熱強(qiáng)度方面看，由于轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，熱強(qiáng)度開(kāi)始減小，較大的管徑不會(huì)顯著影響傳熱效果；從結(jié)焦趨勢(shì)方面看，由于轉(zhuǎn)化率較高，二次反應(yīng)較多，結(jié)焦速率增加，較大的爐管管徑能夠保證爐管通暢且不至于造成太大的壓降。綜上所述，一般而言，我們會(huì)在設(shè)計(jì)裂解爐管時(shí)在裂解爐管的入口(即反應(yīng)初期)采用較小的管徑，在裂解爐管的出口采用較大的管徑。為了實(shí)現(xiàn)“高溫、短停留時(shí)間和低烴分壓”的目標(biāo)，幾乎所有構(gòu)型的新?tīng)t管均采用了縮短管長(zhǎng)的方法，如lummus公司將管長(zhǎng)由八程73m縮短到兩程25m左右；石偉公司將管長(zhǎng)由四程45m改為兩程21m；KTI公司將管長(zhǎng)由四程46m縮短到兩程23m，停留時(shí)間也隨之由0.5s以上降低至0.15～0.25s，而KBR公司甚至將爐管的管長(zhǎng)降低到12m上下，停留時(shí)間降低至0.1s以下?？s短管長(zhǎng)同時(shí)也降低了爐管中物料的壓降，壓降由原來(lái)的0.15MPa左右降低到0.04MPa或者更低，由于烴分壓下降，使選擇性提高，但縮短管長(zhǎng)也帶來(lái)了傳熱面積不足的缺點(diǎn)。專(zhuān)利CN100338182C提出了一種單程變徑爐管的裂解爐，該裂解爐包括：爐體、高壓汽包、對(duì)流段、爐管、燃燒器、燃燒室、廢熱鍋爐，其特征是其單程變徑爐管為立式爐管，且其出口端的內(nèi)徑大于進(jìn)口端的內(nèi)徑。專(zhuān)利CN101062881B提出了一種新型排布單程爐管的乙烯裂解爐，該裂解爐同樣包括高壓汽包、對(duì)流段、輻射段爐管、燃燒器、輻射段、急冷鍋爐，其特征是每個(gè)單程立式變徑爐管的出口端內(nèi)徑大于入口端內(nèi)徑，多個(gè)爐管連接在集合管上成為一個(gè)爐管束，在每一個(gè)爐管束中的集合管都是水平布置 的。該專(zhuān)利通過(guò)在變徑爐管中間設(shè)置彎管段和爐管入口段之前的彎曲連接件，改善爐管受熱后的熱應(yīng)力狀況，避免爐管的彎曲。專(zhuān)利CN10169012B提出了一種單程輻射爐管的乙烯裂解爐，該裂解爐包括輻射段、對(duì)流段、急冷鍋爐、集合管和分配管，分配管的一端連接在設(shè)在裂解爐下部的集合管，另一端連接輻射爐管。其發(fā)明目的是最大限度額利用爐管空間，減少裂解爐的幾何尺寸和占地面積；其相鄰組的爐管呈對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，從而使得爐管受熱均勻，延長(zhǎng)運(yùn)行周期；由于其輻射爐管在輻射段呈兩排排列，因此其采用彎管連接，以減輕爐管彎曲程度。上述專(zhuān)利的關(guān)注點(diǎn)都集中于裂解爐輻射段內(nèi)的單程爐管如何設(shè)計(jì)和排布以保證單程爐管在爐膛高溫下不發(fā)生扭曲變形，同時(shí)能夠在極短停留時(shí)間內(nèi)快速升溫。也就是說(shuō)，這些專(zhuān)利僅專(zhuān)注于在爐管構(gòu)型上的改進(jìn)來(lái)適應(yīng)裂解爐的高溫和短停留時(shí)間。對(duì)于單程爐管，由于物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間很短，因此通常認(rèn)為，物料在進(jìn)入單程爐管后要快速升溫，即單程爐管入口部分的熱強(qiáng)度較大，這樣才能使物料在進(jìn)入爐管后快速升溫，這樣可以相應(yīng)的降低單程爐管后段的供熱量和管壁溫度，從而減少后段的結(jié)焦，延長(zhǎng)裂解爐的運(yùn)行周期。因此，單程爐管在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用入口端管徑小出口端管徑大的設(shè)計(jì)，這樣在入口端，物料溫度低，結(jié)焦速率慢，但需要的熱通量大，采用小管徑設(shè)計(jì)有利于傳熱過(guò)程；在出口端，物料溫度高，結(jié)焦速率快，爐管壓降高，采用大管徑有利于壓降的控制。在上述單程爐管的設(shè)計(jì)中，均只考慮了爐管一側(cè)，而沒(méi)有考慮爐膛一側(cè)，也就是說(shuō)，爐膛內(nèi)的輻射傳熱過(guò)程沒(méi)有很好的考慮以適應(yīng)單程爐管的特點(diǎn)。從裂解爐爐管的角度看，在反應(yīng)的初期，由于原料急劇升溫，吸收大量熱量，所以要求熱強(qiáng)度大，較多較小的管徑可使比表面積增加，從而滿(mǎn)足要求；在反應(yīng)的后期，由于轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，熱強(qiáng)度開(kāi)始減小，較少較大的管 徑不會(huì)顯著影響傳熱效果。綜上所述，一般而言，在設(shè)計(jì)裂解爐管時(shí)在裂解爐管的入口(即反應(yīng)初期)采用較多較小的管徑，在裂解爐管的出口采用較少較大(即反應(yīng)末期)的管徑。從裂解爐爐膛的角度看，裂解爐爐管反應(yīng)需要的熱量全部由爐膛提供，在裂解爐的爐膛內(nèi)，燃料氣(主要是甲烷和氫)燃燒提供熱量，這些熱量通過(guò)輻射傳熱和對(duì)流傳熱進(jìn)入爐管，其中輻射傳熱是主要的傳熱方式，占總傳熱量的85％以上。而裂解爐爐膛輻射傳熱受到多種復(fù)雜因素的影響，如爐膛的結(jié)構(gòu)和尺寸、燃料的種類(lèi)及供熱方式、燃燒器的種類(lèi)等等。目前傳統(tǒng)的裂解爐采用陶瓷纖維或者耐火磚作為裂解爐的爐墻，利用燃料氣燃燒的高溫?zé)煔夂蜖t墻的輻射傳熱對(duì)裂解爐輻射爐管內(nèi)的反應(yīng)物料進(jìn)行加熱，裂解爐的爐墻全部采用平整的爐墻結(jié)構(gòu)，從輻射傳熱的角度而言，裂解爐爐墻的輻射對(duì)爐管的入口部分和出口部分都是一樣的。目前的裂解爐爐膛傳熱過(guò)程存在如下兩個(gè)問(wèn)題，一是裂解爐爐膛傳熱面積不足，裂解爐爐膛傳熱過(guò)程主要是輻射傳熱，輻射傳熱量主要取決于輻射面的傳熱面積。對(duì)于爐管而言，其外表面積在裂解爐能力確定時(shí)也基本確定，而且增加爐管外表面積由于爐管價(jià)格貴而導(dǎo)致成本很高。對(duì)于爐墻而言，其表面積與爐膛大小和爐墻的形狀有關(guān)系。二是裂解爐爐墻輻射傳熱對(duì)于爐管管排而言無(wú)任何差別，即裂解爐的爐墻無(wú)論對(duì)于入口管排還是出口管排其傳熱面積均一致，對(duì)于熱通量大的區(qū)域和熱通量小的區(qū)域也同樣，這會(huì)導(dǎo)致裂解爐局部受熱不均，從而造成爐管局部溫度過(guò)高，減少裂解爐的運(yùn)行周期。因此，如何從裂解爐爐膛和爐管設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮，克服裂解爐爐膛輻射傳熱與裂解爐爐管不相匹配的問(wèn)題，提供一種蒸汽裂解方法，得到一個(gè)具有適當(dāng)運(yùn)行周期、選擇性高、熱效率高、能耗低的新型裂解方法還需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服裂解爐爐膛輻射傳熱與裂解爐爐管不相匹配而導(dǎo)致蒸汽裂解過(guò)程中的運(yùn)行周期短、選擇性低、熱效率低，能耗高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對(duì)流段和輻射段，所述輻射段內(nèi)垂直布置有由多組單程輻射爐管組成的輻射爐管管排，在所述輻射段的底部布置有底部燃燒器，該方法包括：將裂解原料在對(duì)流段進(jìn)行汽化和預(yù)熱后進(jìn)入輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中，所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，以及所述裂解爐的爐墻為異型結(jié)構(gòu)爐墻。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，將所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，以及通過(guò)增加了裂解爐爐膛內(nèi)爐墻的輻射傳熱面積，大大降低了裂解爐的燃料用量，且通過(guò)從裂解爐爐膛輻射傳熱和單程輻射爐管設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮，提供了一種提高裂解爐爐膛輻射傳熱的方法，使得裂解爐爐管的吸熱需求與裂解爐爐膛輻射傳熱供熱相一致，從而得到一個(gè)具有適當(dāng)運(yùn)行周期、選擇性高、熱效率高、能耗低的新型裂解方法。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1為采用本發(fā)明的方法進(jìn)行蒸汽裂解的示意圖；圖2為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻的俯視圖；圖3為凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻的俯視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、風(fēng)機(jī)2、對(duì)流段3、輻射爐管管排4、燃燒系統(tǒng)5、輻射段6、急冷鍋爐具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種蒸汽裂解方法，該方法在裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對(duì)流段和輻射段，所述輻射段內(nèi)垂直布置有由多組單程輻射爐管組成的輻射爐管管排，在所述輻射段的底部布置有底部燃燒器，該方法包括：將裂解原料在對(duì)流段進(jìn)行汽化和預(yù)熱后進(jìn)入輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中，所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，以及所述裂解爐的爐墻為異型結(jié)構(gòu)爐墻。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述裂解原料沒(méi)有具體限定，優(yōu)選地，所述裂解原料可以為乙烷、丙烷、液化石油氣、石腦油和加氫尾油中的至少一種；優(yōu)選所述裂解原料為石腦油。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，將裂解原料在對(duì)流段進(jìn)行汽化和預(yù)熱后進(jìn)入輻射段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中，裂解原料對(duì)流段預(yù)熱的溫度即裂解爐的橫跨溫度(XOT)沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，優(yōu)選為550-630℃，裂解爐的輻射段出口溫度(COT)沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，優(yōu)選為820-860℃。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述單程輻射爐管可以為帶有扭曲片管的變徑爐管，在本發(fā)明中，可以采用鏜床鏜出漸變管徑，且使所述單程輻射爐 管的入口端的管內(nèi)徑小于出口端的管內(nèi)徑，該單程輻射爐管同時(shí)出現(xiàn)扭曲片形狀。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述單程輻射爐管的出口端的管內(nèi)徑與入口端的管內(nèi)徑的比值可以為大于1且小于等于1.4，優(yōu)選為1.1-1.3。其中，“管內(nèi)徑”是指單程輻射爐管的管口內(nèi)部的直徑。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述單程輻射爐管的出口端的管內(nèi)徑可以為35mm-65mm，優(yōu)選為45mm-60mm。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述單程輻射爐管的入口端的管內(nèi)徑可以為25mm-50mm，優(yōu)選35mm-45mm。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，爐管的入口端與集合管連接，并通過(guò)文丘里或者其他分配裝置進(jìn)行物料的均勻分配；爐管的出口端與廢熱鍋爐相連接。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述單程輻射爐管的入口管所正對(duì)的爐墻可以為異型結(jié)構(gòu)爐墻，以增加輻射面積，而所述單程輻射爐管的出口管所正對(duì)的爐墻為平整結(jié)構(gòu)爐墻，以降低輻射面積的原則布置，這樣能夠降低該裂解爐爐管的最高管壁溫度，從而有利于裂解爐長(zhǎng)周期運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻、凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻和柱狀體分散結(jié)構(gòu)爐墻中的一種或多種，優(yōu)選為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻或凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻；并且，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻方向與裂解爐煙氣流動(dòng)方向一致，降低由于爐墻異型結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的煙氣壓降的增加。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.05-1.4，優(yōu)選為1.1-1.4；在本發(fā)明中，所述術(shù)語(yǔ)“輻射面積增加率”為異型結(jié)構(gòu)爐墻的實(shí)際表面積與其垂直投影面積(即平面爐墻時(shí))的比。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的面積占總爐墻面積的 比例為10-80面積％，優(yōu)選為30-60面積％，且所述異型結(jié)構(gòu)爐墻位于裂解爐爐膛高度的1/2-5/6處，優(yōu)選為1/2-2/3處。一般而言，異型結(jié)構(gòu)爐墻不在裂解爐燃燒系統(tǒng)的火焰高度范圍內(nèi)使用，原因在于：裂解爐燃燒系統(tǒng)的火焰的燃燒狀況與其燃料氣和空氣的混合狀況相關(guān)，如果采用異型結(jié)構(gòu)爐墻，將會(huì)影響到燃料氣與空氣的混合，從而影響火焰的正常形狀，進(jìn)而改變?nèi)紵到y(tǒng)的熱通量分布，影響裂解爐的運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述底部燃燒器對(duì)所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量占總供熱量的60-90％，進(jìn)一步優(yōu)選為70-85％；其中，在本發(fā)明中，所述術(shù)語(yǔ)“總供熱量”是指所述底部燃燒器對(duì)所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量和所述側(cè)壁燃燒器對(duì)所述輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱量的總和。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，該裂解爐還可以包括高壓汽包、燃燒系統(tǒng)和急冷鍋爐，其中，裂解爐的燃燒系統(tǒng)可以采用包括但不限于甲烷或者甲烷氫氣混合物作為燃料，在本發(fā)明中，可以采用空氣或富氧空氣作為助燃?xì)怏w；優(yōu)選地，采用富氧空氣作為助燃?xì)怏w，以降低氮含量，節(jié)約燃料；以及根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，在所述富氧空氣中，氧氣的體積分?jǐn)?shù)可以為22％-60％，優(yōu)選為25％-40％，更優(yōu)選為27％-33％；其中，所述富氧空氣可以采用變壓吸附或者膜滲透法獲得。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，優(yōu)選地，所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)還可以布置有強(qiáng)化傳熱元件，以利于傳熱。所述強(qiáng)化傳熱元件沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，在本發(fā)明中，所述強(qiáng)化傳熱元件可以選自螺旋片內(nèi)插件、扭帶內(nèi)插件、交叉鋸齒形內(nèi)插件、線(xiàn)圈芯體內(nèi)插件、繞花絲多孔體和球狀基體內(nèi)插件中的一種或多種；進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)可以布置有相同或不相同的強(qiáng)化傳熱元件；更進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述單程輻射爐管的管腔內(nèi)可以布置有不相同的強(qiáng)化傳熱元件。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器可以布置在所述輻射爐管管排的兩側(cè)；優(yōu)選地，在所述管式裂解爐的輻射段的側(cè)壁上還可以布置有側(cè)壁燃燒器，所述側(cè)壁燃燒器布置在所述輻射爐管管排的兩側(cè)；因而，在本發(fā)明中，裂解爐的燃燒系統(tǒng)可以?xún)H有底部燃燒器或者由底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器組成，底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器分布在爐膛中輻射爐管管排的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器可以在所述輻射爐管管排的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)排列，所述側(cè)壁燃燒器可以在所述輻射爐管管排的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)排列。優(yōu)選地，所述底部燃燒器和所述側(cè)壁燃燒器各自沿著所述輻射爐管管排對(duì)稱(chēng)排列。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，與每組所述單程輻射爐管相對(duì)應(yīng)的底部燃燒器的數(shù)目可以為2-8個(gè)，優(yōu)選3-6個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，當(dāng)所述管式裂解爐還具有側(cè)壁燃燒器時(shí)，與每組所述單程輻射爐管相對(duì)應(yīng)的所述側(cè)壁燃燒器的數(shù)目可以為2-16個(gè)，優(yōu)選為4-10個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽裂解方法，所述底部燃燒器和所述側(cè)壁燃燒器均可以采用但不限于甲烷或者甲烷和氫氣的混合物作為燃料。以下將通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)施例在于說(shuō)明采用本發(fā)明的方法進(jìn)行蒸汽裂解。采用圖1所示的蒸汽裂解示意圖進(jìn)行裂解反應(yīng)，具體過(guò)程包括：該方法在含有風(fēng)機(jī)1和急冷鍋爐6的裂解爐中實(shí)施，所述裂解爐包括對(duì)流段2和輻射段5，將60℃的裂解原料石腦油經(jīng)過(guò)對(duì)流段2進(jìn)行汽化和預(yù)熱后進(jìn)入由三組單程輻射爐管組成的輻射爐管管排3進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中，石 腦油在對(duì)流段預(yù)熱的溫度即裂解爐的橫跨溫度(XOT)為598℃，裂解爐的輻射段出口溫度(COT)為841℃；其中，輻射段內(nèi)垂直布置有由三組單程輻射爐管組成的輻射爐管管排3，以及在所述輻射段的底部布置有12個(gè)底部燃燒器，在所述輻射段的側(cè)面布置有36個(gè)側(cè)壁燃燒器，輻射段5的燃燒系統(tǒng)4采用底部燃燒器與側(cè)壁燃燒器結(jié)合方式，底部燃燒器對(duì)輻射爐管管排內(nèi)的物料的供熱占總供熱量的80％；采用空氣作為助燃?xì)怏w，且所述空氣中含有的氧氣濃度為21體積％(V/V)；其中，輻射段爐管3采用單程爐管，且所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，且爐管的入口管徑為41mm，爐管的出口管徑為53mm，爐管管長(zhǎng)為12.8m，爐管采用下進(jìn)上出；然后經(jīng)急冷鍋爐6選擇性收集裂解產(chǎn)物；其中，所述的裂解爐爐墻采用圖2所示的波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，爐膛中的異型結(jié)構(gòu)爐墻位于爐膛的高度的一半以上，異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面對(duì)著爐管入口部分，綜合計(jì)算，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.1。裂解爐的其他工藝參數(shù)如表1所示；通過(guò)對(duì)裂解爐燃料氣進(jìn)行分析得知，裂解爐燃料氣的組成如表2所示。對(duì)比例1按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行蒸汽裂解，所不同的是，所述的裂解爐爐墻采用傳統(tǒng)的平整結(jié)構(gòu)爐墻；結(jié)果從表1可以看出，采用平整結(jié)構(gòu)爐墻，裂解爐的燃料氣用量為7050Nm3/h，裂解爐的運(yùn)行周期為31天。表1表2組分mol％氫氣3.6甲烷95.8乙烷0.23丙烷0.08其他0.29合計(jì)100.00結(jié)果從表1可以看出，采用異型結(jié)構(gòu)爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低，以及與采用帶有扭曲片管的變徑爐管的單程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對(duì)比例1的7050Nm3/h降低到6972Nm3/h，燃料氣節(jié)約了大約1.8％；同時(shí)，裂解爐的運(yùn)行周期也從對(duì)比例1的31天延長(zhǎng)到42天，這是由于在爐管入口端裂解反應(yīng)吸熱量增加，在爐管出口端的熱強(qiáng)度相對(duì)降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運(yùn)行周期延長(zhǎng)。實(shí)施例2本實(shí)施例在于說(shuō)明采用本發(fā)明的方法進(jìn)行蒸汽裂解。按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行蒸汽裂解。所不同的是：輻射段爐管采用單程爐管，且所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，且爐管的入口管徑為35mm，爐管的出口管徑為45mm，爐管管長(zhǎng)為12.8m，爐管采用下進(jìn)上出；然后經(jīng)急冷鍋爐選擇性收集裂解產(chǎn)物；以及所述的裂解爐爐墻采用圖3所示的凹凸起伏結(jié)構(gòu)型爐墻，爐膛中的異型結(jié)構(gòu)爐墻位于爐膛的高度的一半以上，且布置在所述單程輻射爐管的入口管所正對(duì)的爐墻上，而所述單程輻射爐管的出口管所正對(duì)的爐墻為平整結(jié)構(gòu)爐墻；綜合計(jì)算，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.3。裂解爐的其他工藝參數(shù)如表3所示；通過(guò)對(duì)裂解爐燃料氣進(jìn)行分析得知，裂解爐燃料氣的組成如表2所示。對(duì)比例2按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行蒸汽裂解。所不同的是：所述單程輻射爐管不是帶有扭曲片管的變徑爐管，爐管的入口管徑與爐管的出口管徑均為45mm；以及采用平整結(jié)構(gòu)爐墻。結(jié)果從表3可以看出：裂解爐的燃料氣用量為7050Nm3/h，裂解爐的運(yùn)行周期為31天。表3結(jié)果從表3可以看出，采用異型結(jié)構(gòu)爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低；以及與采用帶有扭曲片管的變徑爐管的單程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對(duì)比例2的7050Nm3/h降低到6890Nm3/h，節(jié)約了燃料氣；同時(shí)，裂解爐的運(yùn)行周期也從對(duì)比例2的31天延長(zhǎng)到45天；這是由于在爐管入口端裂解反應(yīng)吸熱量增加，在爐管出口端的熱強(qiáng)度相對(duì)降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運(yùn)行周期延長(zhǎng)。實(shí)施例3本實(shí)施例在于說(shuō)明采用本發(fā)明的方法進(jìn)行蒸汽裂解。按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行蒸汽裂解，所不同的是，輻射段爐管采用單程爐管，且所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，且爐管的入口管徑為45mm，爐管的出口管徑為49.5mm，爐管管長(zhǎng)為12.8m，爐管采用下進(jìn)上出；然后經(jīng)急冷鍋爐選擇性收集裂解產(chǎn)物；以及所述的裂解爐爐墻采用圖2所示的波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，爐膛中的異型 結(jié)構(gòu)爐墻位于爐膛的高度的一半以上，布置在所述單程輻射爐管的入口管所正對(duì)的爐墻上，而所述單程輻射爐管的出口管所正對(duì)的爐墻為平整結(jié)構(gòu)爐墻，綜合計(jì)算，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.05。對(duì)比例3按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行蒸汽裂解，所不同的是，所述的裂解爐爐墻采用圖2所示的波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，布置在所述單程輻射爐管的入口管所正對(duì)的爐墻上，而所述單程輻射爐管的出口管所正對(duì)的爐墻也為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，綜合計(jì)算，所述異型結(jié)構(gòu)爐墻的輻射面積增加率為1.5。結(jié)果從表4可以看出，由于所述單程輻射爐管的入口管所正對(duì)的爐墻和所述單程輻射爐管的出口管所正對(duì)的爐墻均為波形曲面結(jié)構(gòu)型爐墻，裂解爐的燃料氣用量為7035Nm3/h，裂解爐的運(yùn)行周期為31天。表4裂解爐的其他工藝參數(shù)如表4所示；通過(guò)對(duì)裂解爐燃料氣進(jìn)行分析得知，裂解爐燃料氣的組成如表2所示。結(jié)果從表4可以看出，采用富氧燃燒后，由于助燃氧氣所攜帶的氮?dú)饬拷档?，裂解爐的燃料氣用量降低；以及采用異 型結(jié)構(gòu)爐墻后，由于爐膛的輻射傳熱面積增加，裂解爐的燃料氣用量降低，以及與采用帶有扭曲片管的變徑爐管的單程輻射爐管的相互匹配，裂解爐的燃料氣用量從對(duì)比例3的7035Nm3/h降低到6982Nm3/h，節(jié)約了燃料氣；同時(shí)，裂解爐的運(yùn)行周期也從對(duì)比例3的31天延長(zhǎng)到44天，這是由于在爐管入口端裂解反應(yīng)吸熱量增加，在爐管出口端的熱強(qiáng)度相對(duì)降低，從而引起裂解爐最高管壁溫度降低，裂解爐運(yùn)行周期延長(zhǎng)。從以上實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-3以及表1-4中的數(shù)據(jù)可知：本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)將所述單程輻射爐管為帶有扭曲片管的變徑爐管，以及通過(guò)增加了裂解爐爐膛內(nèi)爐墻的輻射傳熱面積，大大降低了裂解爐的燃料用量，且通過(guò)從裂解爐爐膛輻射傳熱和單程輻射爐管設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮，提供了一種提高裂解爐爐膛輻射傳熱的方法，而且在使用管式裂解爐制備乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴時(shí)可以獲得超高的選擇性，從而獲得了一種具有超高選擇性的裂解方法，并且同時(shí)還可以有效提高裂解爐的熱效率、降低能耗、增加裂解爐的運(yùn)行周期。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3