[發(fā)明專利]一種烴類裂解制乙烯裂解爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010160504.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN102234521A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何細藕;李昌力;劉敬坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工集團公司;中國石化工程建設(shè)公司
• 主分類號: C10G9/20
• 分類號: C10G9/20
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 韋慶文

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)中的烴類蒸汽裂解制乙烯裂解爐爐管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

石油化工乙烯裝置中所采用的乙烯裂解技術(shù)主要為美國LUMMUS公司、Stone&Webster公司、Kellog?&?Braun?Root公司，歐洲的德國Linde公司、Technip(KTI)公司以及中國石化所開發(fā)的CBL裂解爐。它們的技術(shù)如下：

美國LUMMUS公司：采用4-1、5-1、6-1等兩程爐管，通常四小組爐管配一臺急冷(廢熱)鍋爐；

美國Stone&Webster公司：采用U(1-1)型爐管，通常一小組或兩小組爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐，全部底部供熱；

美國Kellog?&?Braun?Root公司：采用U(1-1)型或單程爐管，通常一小組或兩小組U(1-1)型爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐、兩小組或四小組單程爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐，全部底部供熱；

德國Linde公司：采用2-1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺急冷(廢熱)鍋爐；

Technip(荷蘭KTI)公司：采用2-1兩程爐管，通常八小組爐管配一臺急冷(廢熱)鍋爐，采用1-1(U)型爐管，通常一小組或兩小組爐管配一臺線性急冷(廢熱)鍋爐；

中石化CBL技術(shù)：由中國石化工程建設(shè)公司、北京化工研究院、化工機械研究院共同開發(fā)，采用2-1型、改進2-1型等兩程爐管，它們均可以配一臺急冷(廢熱)鍋爐，或與線性鍋爐、二級急冷鍋爐相匹配。

線性急冷鍋爐為一雙套管式換熱器，內(nèi)管走裂解氣、內(nèi)管與外管之間的環(huán)隙走鍋爐給水與蒸汽的混合物。

套管式換熱器是應(yīng)用的非常普遍的換熱器，內(nèi)管走一種換熱介質(zhì)、內(nèi)管與外管之間的環(huán)隙走另外一種換熱介質(zhì)。

在乙烯裝置中，裂解爐是核心設(shè)備。為了盡可能縮短裂解反應(yīng)的停留時間，同時又提高裂解深度，裂解爐的輻射盤管(爐管)向短長度、小直徑的方向發(fā)展，雙程盤管被廣泛采用，單程輻射爐管業(yè)已用于工業(yè)裝置

為使原料消耗大大降低、維持適當?shù)倪\轉(zhuǎn)周期和具有較好的原料適應(yīng)性，目前大多數(shù)公司均采用兩程(18～24m)分枝變徑或兩程不分枝變徑高選擇性爐管，將停留時間控制在0.15～0.25s。第一程采用小直徑爐管，利用它比表面積大的特點達到快速升溫的目的，第二程采用較大直徑的爐管以降低對結(jié)焦敏感性的影響。所采用的兩程高選擇性輻射段爐管有1-1型(U型)、2-1型、4-1型、5-1型、6-1型、8-1型等爐管。高選擇性爐管最短停留時間小于0.1s的單程小直徑爐管(毫秒爐管)，由于它的比表面積最大，升溫速度快，裂解溫度最高，因此選擇性最高。

急冷鍋爐有傳統(tǒng)式(斯密特、包西格)、浴缸式一級急冷鍋爐、二級急冷和線性急冷鍋爐，線性急冷鍋爐具有運轉(zhuǎn)周期長不需水力清焦的優(yōu)點。能與線性急冷鍋爐匹配的輻射段爐管有1-1型(U型)和2-1型。

20世紀八、九十年代以來，隨著百萬噸級乙烯裝置的問世，與之相匹配的大型裂解爐技術(shù)也得到很大發(fā)展，目前世界上已建設(shè)了幾十臺單爐乙烯年生產(chǎn)能力達10萬噸以上的大型裂解爐，最大達18萬噸/年(液體原料)。大型裂解爐的優(yōu)勢是：(1)可節(jié)省約10％左右的投資(基于國外公司的研究結(jié)果)；(2)由于爐子臺數(shù)減少，便于管理，維修；(3)占地面積亦可相應(yīng)減少。

裂解爐大型化與其它裝置和設(shè)備的大型化有所不同，提高裂解爐的能力是通過增加輻射段爐管數(shù)量來實現(xiàn)的。但是輻射段爐管增加后，裂解爐輻射段長度也相應(yīng)增加。如何能夠在不增加爐膛長度的情況下提高裂解爐的能力，是實現(xiàn)大型化的一條途經(jīng)。

裂解爐大型化后對可靠性要求越來越高，因此對輻射爐管的機械設(shè)計也越來越高。

1-1型(U型)爐管具有比表面積大、能與線性急冷鍋爐匹配、具有較好的機械性能，但運轉(zhuǎn)周期比其他兩程爐管稍差。Stone&Webster公司在US6528027公布了1-1爐管的一種爐管排布，EXXON公司在CN1259981中公布了1-1爐管的另一種排布。這兩種排布在機械設(shè)計存在一個共同缺點就是其輻射爐管第一城與第二程之間的連接件不對稱，在運行過程中，輻射爐管會由于受力不平衡，爐管會使第二程管變成兩排，其結(jié)果使二程管之間相互之間出現(xiàn)遮蔽，造成爐管受熱不均，使裂解爐運行周期縮短。