[發明專利]一種裂解爐

有效

• 申請號: 201610938106.5
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107974270B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 王國清;張利軍;周叢;杜志國;劉俊杰;張永剛;張兆斌
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C10G9/20
• 分類號: C10G9/20
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發明公開一種裂解爐，其中，所述裂解爐包括：對流段、與對流段相連通的輻射段、急冷鍋爐和汽包，其中：對流段內設有與裂解爐的進料口相連通的對流管束，汽包設于對流段的頂部，裂解爐的爐頂上設有與裂解爐相連通的風機，輻射段內設有多組輻射管束，輻射管束包括多根輻射爐管，多根輻射爐管沿輻射管束的外周間隔設置，輻射爐管與對流管束相連通，輻射段的爐膛底部和爐膛側壁分別設有多個燃燒器，所述輻射爐管的出口端與所述急冷鍋爐相連通。本發明的裂解爐改善輻射爐管的排列方式，能夠降低輻射爐管的布置難度且能夠盡可能保證裂解爐中的每一組輻射爐管有相同的反應條件，同時具有單位生產能力的裂解爐占地面積小的優點。

技術領域

本發明涉及管式爐石油烴蒸汽裂解技術領域，尤其涉及一種采用富氧燃燒系統的裂解爐。

背景技術

乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烴是石油化學工業的重要基礎原料。目前，生產低碳烯烴的方法以管式爐石油烴蒸汽裂解工藝為主。據統計，世界上大約99％的乙烯、50％以上的丙烯和90％以上的丁二烯通過該工藝生產。

管式爐石油烴蒸汽裂解工藝的核心設備是管式裂解爐(以下簡稱“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，會發生碳鏈斷裂化學反應，生成低碳烯烴如乙烯、丙烯和丁二烯等目的產物。

自上世紀60年代管式裂解爐開發成功以來，各裂解爐的專利商為了降低建設投資和生產成本，把研究重點放在了裂解爐的大型化、改善和提高裂解爐的選擇性及產品收率、延長裂解爐的運行周期等方面。尤其是裂解爐的大型化方面，單臺裂解爐從最初的不到1萬噸/年的生產能力發展到如今20萬噸/年的生產能力。

在不斷的大型化過程中，傳統的裂解爐管布置方式已經無法降低單位生產能力的占地面積，這為裂解爐的大型化帶來了障礙。

當前對裂解爐的研究大都集中于裂解爐輻射段內的爐管如何排布以保證爐管在爐膛中更多的布置同時更好的得到輻射傳熱，使得爐管內的物料能夠在極短停留時間內快速升溫。但其布置無論如何管排都是處于某個平面之內或者兩個垂直交互的平面之內，爐管仍然是呈直線分布，進口爐管和出口爐管存在交叉布置的現象。

爐管管排布置在同一個平面內，對于在裂解爐中廣泛應用的兩程爐管而言，需要對其進口管和出口管進行連接，而在同一平面布置無疑會帶來每一組爐管(由一根進口管和一根出口管組成)的互相交叉，從而造成每一組爐管的長度或者結構不一致，形成爐管間結構上的微小差別，進而影響到爐管內裂解原料的反應。

從裂解爐的傳熱角度看，在裂解爐的爐膛內，燃料氣(主要是甲烷和氫)燃燒提供熱量，這些熱量通過輻射傳熱和對流傳熱進入爐管。通常裂解爐都采用燃料氣與空氣的混合燃燒來提供裂解反應所需的熱量。傳統的裂解爐一般采用空氣作為助燃氣體，在燃燒過程中，燃料氣的燃燒速度較慢，燃燒火焰較長，在裂解爐膛的高度方向，爐膛溫度呈曲線分布，在爐膛底部供熱量少，爐膛中部則供熱量最多，爐膛上部供熱量開始降低。對于多程爐管的裂解爐，由于其停留時間較長，爐膛供熱與爐管吸熱之間的矛盾尚不突出，對于單程爐管，這一矛盾便凸顯出來，在爐管的入口端，物料繼續快速升溫，繼續大量的熱量，然而傳統燃燒系統的底部供熱量較少；而在爐管出口端，物料的結焦速率急劇增加，需要控制二次反應的發生，然而傳統燃燒系統的中上部供熱量開始達到最大。也就是說，在燃燒系統和單程爐管之間存在一個匹配的問題。

從裂解爐爐膛的角度看，裂解爐爐管反應需要的熱量全部由爐膛提供，在裂解爐的爐膛內，燃料氣(主要是甲烷和氫)燃燒提供熱量，這些熱量通過輻射傳熱和對流傳熱進入爐管，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雜因素的影響，如爐膛的結構和尺寸、燃料的種類及供熱方式、燃燒器的種類等等。目前傳統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煙氣和爐墻的輻射傳熱對裂解爐輻射爐管內的反應物料進行加熱，裂解爐的爐墻全部采用平整的爐墻結構，從輻射傳熱的角度而言，裂解爐爐墻的輻射對爐管的入口部分和出口部分都是一樣的。