[發明專利]一種乙烯裂解爐旋流進料裝置

有效

• 申請號: 201210430632.2
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102911708A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 曾力丁;涂善東;朱冬生
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10G9/20
• 分類號: C10G9/20;C07C11/04;C07C4/02
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明涉及一種乙烯裂解爐旋流進料裝置，包括單口和多口旋流進料裝置，具體涉及一種進料豬尾管與裂解爐管具有新型連接結構的旋流進料裝置。

背景技術

管式裂解法是目前乙烯生產的主要方法。采用管式裂解爐生產的乙烯約占世界乙烯總產量的99％以上。一般認為，對乙烯裂解反應而言，較高的溫度、較短的停留時間、較低的烴分壓有利于目標產物(乙烯、丙烯)的生成和抑制副反應的發生。由于原料裂解所需的熱量通過管壁傳遞給裂解物料，裂解溫度顯然受到輻射管管壁溫度的制約，而管壁溫度又受到金屬材料耐熱性能的限制。近年來，由于乙烯生產企業和研究單位的努力，乙烯裂解爐管耐受溫度已提高到1150℃左右，但繼續提高十分困難。

由于物料流動過程中，物料主體以湍流方式流動，溫度相對均勻，而貼近管壁處存在一個以層流方式流動滯流薄層，層流中熱量主要以熱傳導方式通過，管內傳熱阻力絕大部分集中在滯流薄層中，研究表明，在光滑圓管中，管壁處溫度與流體主體溫度相差200～300℃，導致的后果是貼近管壁處溫度高，裂解反應速度快，但同時也加快了結焦反應的發生；而主體部分溫度較低，裂解反應較慢，造成目標產物收率低。

為了解決上述問題，眾多乙烯生產企業和科研機構對乙烯裂解爐管結構進行了改進，主要從以下兩方面入手：

其一是增大爐管的傳熱面積：主要技術有：Kellogg公司開發的應用于毫秒爐的單管程小直徑管；日本三菱公司開發的橢圓管；Lummus公司的內翅片管(EP0305799，1989)；Exxon公司的直型梅花管(US?011902，1998)等。

其二是強化管內擾流，破壞貼近管壁的滯流層，同時形成螺旋二次流，以減少傳熱阻力。主要技術有：日本久保田株式會社的具有螺旋翅片的裂化管(JP014403，2003)；中國石化集團、中科院金屬所、中石化北京化工研究院的整體鑄造內置扭曲片的換熱管(CN?1260469A，1999)；LG化學株式會社的管內插入扭片(KR?00387，2002)等。

這些管內強化傳熱技術的推廣應用，均在不同程度上達到了減緩結焦、提高產品收率、降低管壁溫度的目的。

但通過增大管內傳熱面積的方法雖然減小了管內的徑向溫差，但由于傳熱面同時也易發生結焦，流通截面的縮小造成了對結焦更為敏感，因而清焦周期縮短，不利于裂解爐的運行。

而通過在強化管內擾流的方法，提高了管內物料的湍流程度和對管壁的沖刷，在一定程度上縮小了管內的徑向溫差，有利于減弱結焦的生成；同時形成了有利于反應向正方向進行的螺旋二次流，相對于增加管內傳熱面積，是一種更為有效的強化傳熱方式，但管內擾流子占據了管內的有效容積，同時管內流動阻力顯著增大。另外，管內螺旋擾流結構普遍加工困難，難以推廣應用。如上述中國石化集團、中科院金屬所、中石化北京化工研究院的整體鑄造內置扭曲片的換熱管，采用真空冶煉熔模精鑄工藝制造，加工長度受到限制，且需分段與光滑爐管進行焊接，焊接部位較多，降低了爐管的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種安裝方便、強化效果好的裂解爐強化傳熱裝置，乙烯裂解爐旋流進料裝置。

通常，乙烯裂解爐管排入口具有限流裝置，主要的結構形式有錐形管和豬尾管。豬尾管是連接進氣總管和裂解爐管的進料端的柔性管道，其形狀通常為U形。其作用主要有兩個：一是消除裂解爐管的軸向熱應力；二是平衡各裂解爐管的阻力，防止裂解爐管內結焦引起管內阻力發生變化，導致各管排物料流量不一致，從而導致爐管超溫而損壞。由于豬尾管的管徑遠小于裂解爐管，阻力較大，因而裂解爐管內結焦引起的阻力變化不至于改變各爐管的阻力分配。