一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉的制作方法
本发明属于裂解炉，更具体地，涉及一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉。
背景技术：
1、在乙烯装置中，裂解炉是核心设备。裂解炉主要由对流段和辐射段组成。其中裂解反应是在辐射段进行和完成的。因此，辐射段炉管的结构、尺寸与排列方式，是决定裂解选择性，提高裂解产品烯烃收率和提高对不同裂解原料适应性的关键。
2、在常见的辐射段炉管结构方面，相继出现了单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管。
3、在常见的辐射段反应炉管的排列方式基本上可以归结为三种：单排双面辐射的排列方式；双排排列双面辐射的排列方式；上述两种混合排列方式。不过，上述三种方式均有一些不足。单排双面辐射加热的排列方式裂解炉辐射炉膛尺寸大，投资与占地大不利于裂解炉大型化的实现；双排排列双面辐射的排列方式裂解炉辐射炉膛尺寸可以大幅缩小，但辐射炉管受热不均匀因而存在周向温度分布不均匀，容易导致反应炉管弯曲变形；双排(入口管)与单排(出口管)的混合排列方式则介于两者之间，裂解炉辐射炉膛尺寸可以比单排双面辐射小并克服了双排管的炉管弯曲问题，但仍然无法满足裂解炉大型化的需求。
4、因此，如何合理地确定辐射段炉管的结构和其对应排列方式，对提高裂解炉生产能力和其他工艺及机械性能，扩大生产规模，节省投资，降低成本，具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术中辐射炉管的形状和排列方式存在的不足，提供一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，能够有效地解决裂解炉占地面积达、空间利用率低和炉管受热均匀性差的问题。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，所述裂解炉包括：
3、至少一个辐射区；
4、排布在所述辐射区内的底部燃烧器和/或侧壁燃烧器；
5、垂直排布在所述辐射区内的多组辐射炉管；
6、对流区；
7、水平配置在所述对流区内的多组对流炉管；
8、烟道区，设置在所述辐射区和所述对流区之间；
9、急冷换热器、高压汽包和引风机；
10、所述辐射炉管为两程辐射炉管，第一程炉管对称布置在第二程炉管所在的铅锤平面的两侧，处于所述第二程炉管两侧的所述第一程炉管的入口分别处于第一铅锤平面和第三铅锤平面内，所述第二程炉管的出口处于第二铅锤平面内，所述第一铅锤平面、所述第二铅锤平面和所述第三铅锤平面的俯视投影为三条相互平行的直线，多个所述第二程炉管在所述第二铅锤平面上横向等距布置。
11、可选地，每组所述辐射炉管包括一个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管，一个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管的下端通过第一立体结构连接管件连接，两组所述辐射炉管的所述第二程炉管的出口处于所述第二铅锤平面上，两组所述辐射炉管的两个所述第一程炉管的入口分别处于所述第一铅锤平面和所述第三铅锤平面上。
12、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第一i形，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二i形；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为倾斜的第三i形。
13、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第一u形，所述第一u形的上端一侧向靠近所述第一u形的上端另一侧的方向倾斜第一倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为半个水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第一v形，所述第一v形的第一夹角小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第二u形，所述第二u形的上端一侧向靠近所述第二u形的上端另一侧的方向倾斜第二倾角向上延伸，所述第二倾角大于所述第一倾角，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为半个水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二v形，所述第二v形的第二夹角小于90°，所述第二夹角大于所述第一夹角。
14、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第三u形，所述第三u形的上端一侧向靠近所述第三u形的上端另一侧的方向倾斜第三倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为第四u形，所述第四u形的上端一侧向远离所述第四u形的上端另一侧的方向倾斜第四倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第一l形，所述第一l形的第三夹角不小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第五u形，所述第五u形的上端一侧向靠近所述第五u形的上端另一侧的方向倾斜第五倾角向上延伸，所述第五倾角大于所述第三倾角，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为所述第四u形，所述第四u形的上端一侧向远离所述第四u形的上端另一侧的方向倾斜所述第四倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二l形，所述第二l形的第四夹角不小于90°，所述第四夹角大于所述第三夹角。
15、可选地，每组所述辐射炉管包括两个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管，两个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管的下端通过第二立体结构连接管件连接，每组所述辐射炉管的两个所述第一程炉管的入口分别处于所述第一铅锤平面和所述第三铅锤平面上，每组所述辐射炉管的所述第二程炉管的出口处于所述第二铅锤平面上。
16、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为相互平行的两个第四i形，两个所述第四i形通过倒y形连接结构连接，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为部分重叠的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为h形；当辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为部分重叠并由所述倒y形连接结构连接的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为部分重叠的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为倾斜的h形。
17、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第一w形，所述第一w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐缩延伸的第二w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第一z形，所述第一z形的两个第五夹角均小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第三w形，所述第三w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐缩延伸的所述第四w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第二z形，所述第二z形的两个第六夹角均小于90°，所述第六夹角小于所述第五夹角。
18、可选地，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第五w形，所述第五w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐扩延伸的第六w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第三z形，所述第三z形的两个第七夹角均不小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为上端开口两侧向上渐扩延伸的第七w形，所述第七w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐扩延伸的第八w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第四z形，所述第四z形的两个第八夹角均不小于90°，所述第八夹角大于所述第七夹角。
19、可选地，每个所述第一程炉管的上端通过y形接头管连接有两个第一程子炉管，两个所述第一程子炉管均和与其连接的所述第一程炉管处于同一铅锤平面上。
20、可选地，所述第一程炉管的入口和第二程炉管的出口之间对于燃烧器火焰的遮蔽程度相当，其中，相邻第一程炉管的入口中心距与第二程炉管的出口的外径比范围为2.5-10。
21、可选地，所述第一立体结构连接管件包括回弯管和s型弯管；
22、所述回弯管为在一平面内的沿中心线对称的弯管；
23、所述s型弯管为一呈s型的立体结构件；
24、所述回弯管为弧形、半圆形、半椭圆形或抛物线型。
25、可选地，所述烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉内布置多组相同的所述辐射炉管，每程所述辐射炉管的管径分段变径或连续变径。
26、可选地，所述辐射炉管之间设置有强化传热构件。
27、本发明提供一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其有益效果在于：该裂解炉采用特殊的两程辐射炉管，机械性能好，辐射炉管不易弯曲，可以延长裂解炉的辐射炉管的使用寿命；特殊的两程辐射炉管第一程炉管对称布置在第二程炉管所在的铅锤平面的两侧，处于所述第二程炉管两侧的所述第一程炉管的入口分别处于第一铅锤平面和第三铅锤平面内，所述第二程炉管的出口处于第二铅锤平面内，所述第一铅锤平面、所述第二铅锤平面和所述第三铅锤平面的俯视投影为三条相互平行的直线，多个所述第二程炉管在所述第二铅锤平面上横向等距布置，使得出口炉管周向受热均匀性好，防止辐射炉管弯曲变形和局部超温，有效延长裂解炉运行周期和炉管使用寿命；相比现有工业化已实施的裂解炉辐射炉管排布，第一程管与燃烧器的距离缩小，可以实现第一程炉管多吸收热量的同时减少第二程炉管的吸热量，然后第二程管与燃烧器之间因设置了第一程炉管，因而可以减少火焰的直接辐射，从而在实现满足所需的裂解条件下，如：高选择性的前提下降低第二程炉管的管壁温度，最终降低结焦，以实现延长运行周期和辐射炉管的使用寿命的目的；并且合理利用炉内空间，可以实现在同一炉膛内最大限度地布置辐射炉管，从而节省占地面积和降低投资。
28、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
技术特征：
1.一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，所述裂解炉包括：
2.根据权利要求1所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，每组所述辐射炉管包括一个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管，一个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管的下端通过第一立体结构连接管件连接，两组所述辐射炉管的所述第二程炉管的出口处于所述第二铅锤平面上，两组所述辐射炉管的两个所述第一程炉管的入口分别处于所述第一铅锤平面和所述第三铅锤平面上。
3.根据权利要求2所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第一i形，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二i形；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为倾斜的第三i形。
4.根据权利要求2所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第一u形，所述第一u形的上端一侧向靠近所述第一u形的上端另一侧的方向倾斜第一倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为半个水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第一v形，所述第一v形的第一夹角小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第二u形，所述第二u形的上端一侧向靠近所述第二u形的上端另一侧的方向倾斜第二倾角向上延伸，所述第二倾角大于所述第一倾角，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为半个水滴的外轮廓形，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二v形，所述第二v形的第二夹角小于90°，所述第二夹角大于所述第一夹角。
5.根据权利要求2所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第三u形，所述第三u形的上端一侧向靠近所述第三u形的上端另一侧的方向倾斜第三倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为第四u形，所述第四u形的上端一侧向远离所述第四u形的上端另一侧的方向倾斜第四倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第一l形，所述第一l形的第三夹角不小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第一立体结构连接管件的正视投影为第五u形，所述第五u形的上端一侧向靠近所述第五u形的上端另一侧的方向倾斜第五倾角向上延伸，所述第五倾角大于所述第三倾角，所述第一立体结构连接管件的侧视投影为所述第四u形，所述第四u形的上端一侧向远离所述第四u形的上端另一侧的方向倾斜所述第四倾角向上延伸，所述第一立体结构连接管件的俯视投影为第二l形，所述第二l形的第四夹角不小于90°，所述第四夹角大于所述第三夹角。
6.根据权利要求1所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，每组所述辐射炉管包括两个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管，两个所述第一程炉管和一个所述第二程炉管的下端通过第二立体结构连接管件连接，每组所述辐射炉管的两个所述第一程炉管的入口分别处于所述第一铅锤平面和所述第三铅锤平面上，每组所述辐射炉管的所述第二程炉管的出口处于所述第二铅锤平面上。
7.根据权利要求6所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为相互平行的两个第四i形，两个所述第四i形通过倒y形连接结构连接，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为部分重叠的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为h形；当辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为部分重叠并由所述倒y形连接结构连接的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为部分重叠的两个水滴的外轮廓形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为倾斜的h形。
8.根据权利要求6所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第一w形，所述第一w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐缩延伸的第二w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第一z形，所述第一z形的两个第五夹角均小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第三w形，所述第三w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐缩延伸的所述第四w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第二z形，所述第二z形的两个第六夹角均小于90°，所述第六夹角小于所述第五夹角。
9.根据权利要求6所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，当所述辐射炉管正向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第五w形，所述第五w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐扩延伸的第六w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第三z形，所述第三z形的两个第七夹角均不小于90°；当所述辐射炉管斜向安装时，所述第二立体结构连接管件的正视投影为第七w形，所述第七w形的两侧上端向上延伸并交叉，所述第二立体结构连接管件的侧视投影为上端开口两侧向上渐扩延伸的第八w形，所述第二立体结构连接管件的俯视投影为第四z形，所述第四z形的两个第八夹角均不小于90°，所述第八夹角大于所述第七夹角。
10.根据权利要求6所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，每个所述第一程炉管的上端通过y形接头管连接有两个第一程子炉管，两个所述第一程子炉管均和与其连接的所述第一程炉管处于同一铅锤平面上。
11.根据权利要求1所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，所述第一程炉管的入口和第二程炉管的出口之间对于燃烧器火焰的遮蔽程度相当，其中，相邻第一程炉管的入口中心距与第二程炉管的出口的外径比范围为2.5-10。
12.根据权利要求2所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，所述第一立体结构连接管件包括回弯管和s型弯管；
13.根据权利要求1所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，所述烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉内布置多组相同的所述辐射炉管，每程所述辐射炉管的管径分段变径或连续变径。
14.根据权利要求1所述的烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，其特征在于，所述辐射炉管设置有强化传热构件。
技术总结
本发明公开了一种烃类蒸汽裂解制乙烯裂解炉，涉及裂解炉技术领域，包括：设置在辐射区内的辐射炉管，辐射炉管为两程辐射炉管，第一程炉管对称布置在第二程炉管所在的铅锤平面的两侧，处于第二程炉管两侧的第一程炉管的入口分别处于第一铅锤平面和第三铅锤平面内，第二程炉管的出口处于第二铅锤平面内，第一铅锤平面、第二铅锤平面和第三铅锤平面的俯视投影为三条相互平行的直线，多个第二程炉管在第二铅锤平面上横向等距布置；能够有效地解决裂解炉占地面积达、空间利用率低和炉管受热均匀性差的问题。
技术研发人员：何细藕,林江峰,石雨,李昌力,白飞,刘敬坤,肖佳,高小磊,王萌,王宇鹏
受保护的技术使用者：中国石化工程建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23