[發明專利]兩程輻射段乙烯裂解爐用導熱爐管及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911039795.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112745885B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 劉俊杰;楊士芳;王國清;張利軍;周叢;張兆斌;杜志國;李曉鋒;楊沙沙;郭瑩
• 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;C10G9/16;C07C4/04;C07C11/04;C22C30/00;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及用于乙烯裂解爐的導熱爐管領域，公開了一種兩程輻射段乙烯裂解爐用導熱爐管及其制備方法和其在裂解爐中的應用。該導熱爐管包括爐管主體，所述爐管主體的內側壁設置沿爐管主體的長度方向依次重復設置多組導熱構件；第一導熱件和第二導熱件，所述第一導熱件設置為多條，沿所述爐管主體的內側壁橫截面環繞一周且向爐管主體內凸出形成；所述第二導熱件沿所述爐管主體的軸向呈螺旋設置。該導熱爐管具有良好的傳熱效果，顯著提高傳熱爐管的傳熱強化綜合因子達15?27％，同時能夠有效降低傳熱爐管的結焦量和滲碳現象。

技術領域

本發明涉及用于乙烯裂解爐的導熱爐管領域，具體涉及一種兩程輻射段乙烯裂解爐用導熱爐管及其制備方法和其在裂解爐中的應用。

背景技術

目前，工業上制取乙烯主要采用管式反應器高溫蒸汽熱裂解的方法。對于生產乙烯的裂解爐來說，為了提高裂解產品的選擇性、裂解產品收率以及對原料的適應性，有必要對裂解爐結構進行優化，尤其是裂解爐輻射爐管的結構。近年來，先后出現了多種不同結構的輻射盤管，主要有單排分支變徑、混排分支變徑、不分支變徑以及單程等徑等。目前，兩程(18-24m)分支變徑以及兩程變徑等高選擇性爐管在主流裂解爐設計公司中應用較多。反應物料在爐管內的停留時間一般控制在0.15-0.25s之間，第一程爐管通常采用比表面積較大的小直徑爐管，有利于快速溫升，第二程則采用直徑較大的爐管有利于降低爐管的結焦敏感性。近十幾年來，隨著工程技術的進步，大型裂解爐得到了很大的發展，百萬噸級乙烯裝置隨之問世，裂解爐的大型化一方面可以節省投資，另一方面在保證產量的同時可以減少爐子臺數，占地面積減少，便于管理和維修。對于10-20萬噸規模的裂解爐，采用兩程爐管裂解爐具有爐管的機械性能改善，熱應力減少，乙烯收率提高以及運轉周期適中，裂解選擇性高，輻射段爐膛小等特點。二程管的裂解爐在當前的裂解爐中占有主流地位。

石油烴類裂解制乙烯是一個高溫強吸熱的過程，因此不僅需要把反應物料加熱到比較高的溫度以引發裂解反應，而且還需要在反應過程中持續提供足夠的熱量以達到所需要的轉化率。通過對裂解爐管結構進行優化，可以實現爐管較高的傳熱效率，在現有技術中，石油化工行業中的常用的裂解爐的爐管通常有以下結構：

(1)在裂解爐管中沿爐管的軸向從爐管的入口端到出口端設置一個或多個區域或全部區域管壁內表面上的肋片，肋片由沿爐管的軸向在管壁內表面上的螺旋延伸。如CN2144807Y公開的強化傳熱管，其包括管體，管體內部固定單葉旋轉肋片，盡管肋片能達到攪動流體的目的以盡量降低邊界層的厚度，但是隨著爐管使用時間的增加，爐管內表面的結焦將會使得肋片的作用越來越弱，其降低邊界層的作用也會相應的變小。

(2)在爐管的內表面上離散地設置多個翅片，這些翅片也能夠降低邊界層厚度，但是同樣隨著爐管內表面的結焦量增多，這些翅片所起的作用也越來越小。

(3)在裂解爐管上增加扭曲片強化傳熱管，如CN104560111A公開的傳熱管，扭曲片沿傳熱管的軸向呈螺旋形延伸，盡管扭曲片強化傳熱管具有較好強化傳熱和抑制結焦的效果，但其在長時間的運行過程中，由于操作過程中往往會遇到爐管超溫的情況，同時由于裂解爐管在使用過程中不可避免的會發生滲碳等現象，導致扭曲片強化傳熱管發生開裂，引起扭曲片強化傳熱管的失效。

因此，在保證傳熱管傳熱效果的同時，如何進一步減緩傳熱爐管內的結焦和滲碳，并且在較短時間內提高裂解物料的溫度是裂解爐強化傳熱爐管是本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的傳熱爐管內壁容易結焦和滲碳、傳熱效果較差的問題，提供一種兩程輻射段乙烯裂解爐用導熱爐管及其制備方法和在裂解爐中的應用，該導熱爐管具有良好的傳熱效果，使導熱爐管的傳熱強化綜合因子顯著提高15-27％，同時能夠有效降低導熱爐管的結焦量和滲碳現象，延長運行周期。