[實用新型]一種改進的高溫裂解爐組合管

有效

• 申請號: 200920151024.1
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN201427946Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 胡玉生
• 申請（專利權）人: 北京圣光環保工程有限公司
• 主分類號: C10G9/20
• 分類號: C10G9/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 程大軍

技術領域

本實用新型涉及碳氫化合物如石腦油的裂解的高溫裂解爐組合管，尤其涉及一種能夠提高烯烴收率的高溫裂解爐組合管。

背景技術

碳氫化合物的裂解是采用石腦油、柴油以及類似資源生產如乙烯、丙烯等烯烴的一種反應。石腦油、柴油以及類似資源的主要成分是石蠟基碳氫化合物。

碳氫化合物的裂解通常采用下述方法進行。分別使碳氫化合物和水汽化、混合，再將混合氣體預熱至600℃左右。然后，混合氣體在通過溫度高于800℃的高溫裂解爐管時發生熱裂解反應。

高溫裂解反應是吸熱反應，因此反應過程中必須要持續供熱，以保持反應進行。熱源通過輻射傳熱的方式給裂解爐管持續供熱。混合氣體通過高溫裂解爐管的速度可高達100-200米/秒。

為提高產物烯烴的收率，需要對流經裂解爐管的氣體進行快速而均勻的加熱，并防止發生過度裂解或者裂解不充分。

如前所述，裂解反應為吸熱反應。如果爐管沿半徑方向的溫度梯度較高，則在管壁附近的碳氫化合物會過度裂解，而位于中心部位的碳氫化合物會裂解不充分，因此造成烯烴收率降低。

而且，裂解爐中混合氣體的停留時間越長，烯烴的二次反應就會越劇烈。烯烴的二次反應一般包括：

1)烯烴相互反應，生成芳香族化合物；

2)烯烴發生脫氫反應，轉化成乙炔或者二烯烴；

3)烯烴降解，生成甲烷。

這些烯烴的二次反應不僅降低烯烴的收率，而且增加了爐管中的結焦傾向，因而會導致熱傳導率降低，并縮短高溫裂解爐管的工作壽命。

因此，為了縮短混合氣體在高溫裂解爐管中的停留時間，第一種可能的方法是提高混合氣體的流動速度，第二種方法是采用具有較小直徑的高溫裂解爐管。

上面所述的第一種方法具體來說就是提高混合氣體在爐管中的流速。但是，如果混合氣體在裂解爐管中的停留時間過短，將沒有足夠的熱量進行反應，碳氫化合物則又可能裂解不充分，從而導致烯烴收率降低。因此，當采用相同直徑的裂解爐管時，需要確定合適的停留時間，以使烯烴收率最高。

上面所述的第二種方法為采用較小直徑的高溫裂解爐管。由于裂解爐管的直徑很小，在不同的操作條件下，爐管的斷面面積會因為發生結焦快速減少，因此需要經常進行清理結焦。當爐管的有效直徑過小時，或者其斷面面積因結焦而過于減小時，混合氣體的壓力降增大，根據其反應機理可知，烯烴收率也會降低。

因此，有不少研究者提供了既可以增加烯烴收率又可以減少結焦的方法，用于熱裂解碳氫化合物生產烯烴。

申請號為99118875.6的中國發明專利描述了通過在爐管內設置扭曲片，從而使流經的流體產生湍流或者漩渦，這樣可提高傳熱效率，并且使流體均勻混合，減少爐管的結焦，還可延長運行周期。

然而，此專利的方法只能在一段有限長度的爐管內產生有限的效果，在作用距離外的爐管就不能降低結焦速率，這樣在這些作用距離之外的部位的爐管就成為裂解爐運行周期的瓶頸，而扭曲片又不能在爐管中添加得過多，因為過多的扭曲片會使爐管的壓力超出運行允許值，影響到流量的均勻分配，從而導致運行周期和處理能力以及烯烴收率等關鍵性能指標下降。

另外，日本公開專利JP?11,199,876描述了一種在高溫裂解爐管中制造突出物的方法。在題述專利中闡述到，由于該突出物的存在，混合氣體流經爐管時會與管壁碰撞，這樣就可防止其因淤塞和過熱而粘著于管壁上，從而達到抑制結焦的作用。

但是，該日本專利在實際使用中證明效果并不好。首先該方法在全部的爐管上都增加了突出物，爐管的阻力增加得較多，本領域技術人員都知道這樣會影響裂解產物如乙烯的收率；其次突出物的尺寸相對于爐管內徑來說很小，一般只有管徑的1/16，其并不能改變整個管內流體的流動狀態，只能對很小的部分產生作用，所以這種突出物對爐管的運轉周期的延長作用很小。

因此，為解決現有技術中存在的這些問題，本實用新型的發明人提供了以下的改進技術方案。

實用新型內容

本實用新型提供了一種可抑制整根爐管的結焦速率、強化傳熱、并能夠盡量少地增加壓力降的組合管。

本實用新型提供的組合管包括一個以上的扭曲片管和與所述扭曲片管沿軸向焊接在一起的強化傳熱爐管。

具體來說，在本實用新型中，在高溫裂解爐管的爐管中安裝一個以上的扭曲片管，在扭曲片管作用范圍內借助于扭曲片管的作用，同時在扭曲片管作用范圍外則采用以下的強化傳熱爐管的技術，以盡量少地增加壓力降：