專利名稱：：兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，特別涉及一種兩程式和多程式錐形爐管的乙烯裂解爐。
背景技術(shù)：
：乙烯裂解爐是石油化工工業(yè)制備乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等產(chǎn)品最關(guān)鍵的單元之一。石油烴在裂解爐輻射段的爐管內(nèi)經(jīng)高溫加熱，熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生了含有乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等的混合產(chǎn)品。近年來由于裂解工藝不斷發(fā)展，產(chǎn)品的收率也不斷地提高，這種烯烴收率提高確實是從事石油化工工作和事業(yè)的人們所最為關(guān)心的。乙烯裂解爐最關(guān)鍵的元素是輻射室和它們的爐管構(gòu)型，它直接反映著裂解爐的特性。目前工業(yè)上最廣泛應(yīng)用的有兩程式爐管和多程式爐管裂解爐，特別是兩程式裂解爐最為典型，應(yīng)用得也最為廣泛。從兩程式裂解爐爐管構(gòu)型分類來看，有1-1型、2-l型，還有4-l、6-l和8-1型。所謂1-1型，裂解爐爐管基本構(gòu)型是第一程為1枝爐管，第二程也是1枝爐管。2-1型的基本構(gòu)型是第一程為并聯(lián)的2枝相同的爐管，在末端處得以合并；第二程是1枝管徑較大的爐管。4-1型的基本構(gòu)型是第一程為并聯(lián)4枝相同的爐管，在末端處得以合并；第二程是l枝管徑更大的爐管。從目前掌握的科學技術(shù)資料來看，普遍都認為高溫短停留時間、低烴分壓有利于烯烴收率提高，延長運行周期。所以在工業(yè)上有單程爐管的毫秒爐管，有兩程式的1-1型構(gòu)型爐管，2-l型分枝變徑爐管，也有三程式的2-1-1形分枝變徑爐管，還有更多程的爐管構(gòu)型的裂解爐爐型，它們都能較好地生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯等產(chǎn)品。文獻CN200410086298.9公開了一種單程裂解爐。單程的毫秒裂解爐或亞毫秒裂解爐的乙烯收率在通常情況下比其他形式的裂解爐雖然要高些，但是它們運行的周期是短的。工業(yè)上毫秒裂解爐運行周期以石腦油為原料時，僅僅只有714天，而亞毫秒裂解爐也只有20天左右。由于運行周期短，裂解爐清焦操作非常頻繁，直接影響到工廠操作進度，設(shè)備維修任務(wù)增加，并且還會造成能耗的上升。所以單程式的毫秒爐或亞毫秒爐至今在工業(yè)上還沒有被廣泛地應(yīng)用。通常工業(yè)應(yīng)用中的兩程或多程裂解爐的爐管形狀都是圓柱形爐管，而圓柱形爐管屬等徑爐管。烴類沿著爐管前進的裂解反應(yīng)過程，由于裂解分子不斷增大，體積也不斷膨脹，流速也不斷地增大，壓降也隨之增加，當然烴分壓也在變大。即使采用異徑管作一次變徑或者二次變徑，但是其爐管還是圓柱形的，烴類反應(yīng)物似在一個階梯式體積變化的反應(yīng)器內(nèi)作流動，這種壓降雖然比不變徑有所降低，但是還不十分滿意，還不能降低到最佳程度。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在單程裂解爐由于運行周期短，造成裂解爐清焦操作頻繁、影響生產(chǎn)工期；或者兩程或多程裂解爐采用等徑圓柱形爐管，造成烴分壓增加，影響乙烯、丙烯收率的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在單程裂解爐由于運行周期短，造成裂解爐清焦操作頻繁、影響生產(chǎn)工期；或者兩程或多程裂解爐采用等徑圓柱形爐管，造成烴分壓增加，影響乙烯、丙烯收率的問題，提供一種新的裂解爐。該裂解爐具有不易結(jié)焦，運行周期長，明顯提高乙烯、丙烯收率的特點。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，包括輻射室1、對流段2、急冷換熱器3、爐管4、燃燒器5、引風機6;其中在輻射室1的側(cè)壁或底部分別或均安裝有燃燒器5;輻射室1與對流段2的中心軸平行，且輻射室1頂部側(cè)面與對流段2底部相連通；對流段2上部設(shè)置有引風機6;急冷換熱器3位于輻射室1上部，平行于對流段且與爐管4相連通；爐管4深入輻射室1內(nèi)；爐管4至少為兩程，并且至少最后一程為變徑管；所述變徑管的管徑沿反應(yīng)物流向呈漸擴式，其出口端的內(nèi)徑4大于進口端的內(nèi)徑4。上述技術(shù)方案中，爐管4的變徑優(yōu)選方案之一為所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。爐管的變徑優(yōu)選方案之二為所述變徑管由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，其內(nèi)徑為d2;出口段管子42為變徑管，其出口處內(nèi)徑為&A>d2;其中等進口段管子41的長度k與出口段管子42的長度L2的比值優(yōu)選范圍為0.110，更優(yōu)選范圍為15。本實用新型的優(yōu)選方案之一為所述爐管4為兩程，第一程為等徑管，第二程全程為變徑管；所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。本實用新型的優(yōu)選方案之二為所述爐管4為兩程，第一程為等徑管，第二程由部分的等徑管和部分的變徑管組合；所述變徑管由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，其內(nèi)徑為d2;出口段管子42為變徑管，其出口處內(nèi)徑為&;c^>d2。本實用新型的優(yōu)選方案之三為爐管4為兩程，且兩程爐管均為變徑管；所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。本實用新型的優(yōu)選方案之四為所述爐管4為兩程，且兩程爐管均為變徑管；所述變徑管由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，其內(nèi)徑為d2;出口段管子42為變徑管，其出口處內(nèi)徑為&;c^>d2。本實用新型的優(yōu)選方案之五為所述爐管4為三程或四程，并且至少最后一程為變徑管；所述變徑管出口端的內(nèi)徑4大于進口端的內(nèi)徑d2。本實用新型中，裂解爐的爐管4至少為兩程，并且至少最后一程為變徑管，其出口端的內(nèi)徑4大于進口端的內(nèi)徑d2。所述變徑爐管最適合在兩程輻射爐管的裂解爐上應(yīng)用，也可在四程式裂解爐上應(yīng)用。該變徑爐管布置在直立段，替代了全部的圓柱形爐管或部分圓柱形爐管，從而使爐管沿著反應(yīng)物的前進方向呈現(xiàn)出漸進式擴徑改變。因為裂解反應(yīng)使分子不斷增加，加上溫度的提升，反應(yīng)體積迅速膨脹，使流速增大。由于是變徑爐管，它是漸進地擴徑，所以能防止反應(yīng)物因流速過快引起壓降增大，也改善了似階梯式變徑爐管大小徑之間突變帶來的附加壓降，從而有效地把烴分壓降低至最低。使用本實用新型的兩程式裂解爐，在相同條件下，其乙烯收率可達30.9%，比采用兩程等徑圓柱形爐管裂解爐提高了2.7%;同時，丙烯收率可達17.1%，比采用兩程等徑圓柱形爐管裂解爐提高了4.9%。此外，采用本實用新型的兩程式裂解爐，在保證乙烯、丙烯收率的前提下，運行周期延長了10%，取得了較好的技術(shù)效果。圖1為本實用新型裂解爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)兩程式1-1型等徑爐管示意圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)兩程式2-1型等徑爐管示意圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)兩程式4-1型等徑爐管示意圖。圖5為現(xiàn)有技術(shù)兩程式6-1型等徑爐管示意圖。圖6為現(xiàn)有技術(shù)兩程式8-1型等徑爐管示意圖。圖7圖10為本實用新型中兩程式1-1型變徑爐管示意圖。圖11為本實用新型中兩程式4-1型變徑爐管示意圖。圖12為本實用新型中四程式M型變徑爐管示意圖。圖1中，1為輻射室，2為對流段，3為急冷換熱器，4為爐管，5為燃燒器，6為引風機。在輻射室1的側(cè)壁或底部分別或均安裝有燃燒器5。輻射室1與對流段2的中心軸平行，且輻射室1頂部側(cè)面與對流段2底部相連通。對流段2上部設(shè)置有引風機6。急冷換熱器3位于輻射室1上部，平行于對流段且與爐管4相連通。爐管4深入輻射室1內(nèi)。[0028]圖2圖12中，7為第一程爐管，8為第二程爐管，9為第三程爐管，10為第四程爐管。圖2中，兩程爐管都是圓柱形等徑爐管。圖3中，第一程爐管是并聯(lián)2枝圓柱形等徑爐管，在末端處得以合并；第二程爐管是1枝管徑較大的圓柱形等徑爐管。圖4中，第一程爐管是并聯(lián)4枝圓柱形等徑爐管，在末端處合并枝管徑更大的圓柱形等徑爐管。圖5中，第一程爐管是并聯(lián)6枝圓柱形等徑爐管，在末端處合并枝管徑更大的圓柱形等徑爐管。圖6中，第一程爐管是并聯(lián)8枝圓柱形等徑爐管，在末端處合并枝管徑更大的圓柱形等徑爐管。[0034]圖7中，第一程爐管是圓柱形等徑管。第二程爐管全程是變徑管，其進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。圖8中，第一程爐管它是圓柱形等徑管。第二程爐管是部分等徑爐管和部分變徑爐管組合，由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，出口段管子42為變徑管，出口段管子42出口處內(nèi)徑大于進口段管子41內(nèi)徑。圖9中，兩程爐管都是變徑管，其進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。圖10中，兩程爐管都是由等徑爐管和變徑爐管組合而成，都是由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，出口段管子42為變徑管，出口段管子42;第二程爐管是1;第二程爐管是1;第二程爐管是1出口處內(nèi)徑大于進口段管子41內(nèi)徑。圖11中，第一程爐管是并聯(lián)4枝圓柱形等徑爐管，在末端處合并。第二程爐管由進口段管子41和出口段管子42連接而成，進口段管子41為等徑管，出口段管子42為變徑管，出口段管子42出口處內(nèi)徑大于進口段管子41內(nèi)徑。圖12中，第一、二程均為圓柱形等徑爐管，第三、四程采用部分等徑與部分變徑管組合而成的爐管，進口段管子41為等徑管，出口段管子42為變徑管，出口段管子42出口處內(nèi)徑大于進口段管子41內(nèi)徑。這種型式的爐管通常應(yīng)用在氣體原料裂解爐上。下面通過實施例對本實用新型作進一步闡述。具體實施方式實施例1如圖7所示兩程式1-1型裂解爐，包括輻射室1、對流段2、急冷換熱器3、爐管4、燃燒器5、引風機6;其中在輻射室1的側(cè)壁或底部分別或均安裝有燃燒器5;輻射室1與對流段2的中心軸平行，且輻射室1頂部側(cè)面與對流段2底部相連通；對流段2上部設(shè)置有引風機6;急冷換熱器3位于輻射室1上部，平行于對流段且與爐管4相連通；爐管4深入輻射室1內(nèi)。爐管4為兩程式1-1型，第一程爐管是圓柱形等徑管；第二程全程是漸擴式變徑爐管，其進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表1。對比例1采用如圖2所示兩程式1-1型裂解爐，兩程爐管都是圓柱形等徑爐管。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2如圖8所示兩程式1-1型裂解爐。第一程爐管是圓柱形等徑管，第二程爐管由部分圓柱形等徑爐管與部分漸擴式變徑爐管組合而成，其出口處內(nèi)徑大于進口段管子內(nèi)徑。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表2。[0049]表2[0050]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[0051]實施例3如圖9所示兩程式1-1型裂解爐。兩程爐管都是變徑管，進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。具體參數(shù)及效果見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>[0055]實施例4如圖10所示兩程式1-1型裂解爐。兩程爐管都是由部分等徑爐管與部分漸擴式變徑管組合而成，都由進口段管子和出口段管子連接而成，進口段管子為等徑管；出口段管子為變徑管，其出口處內(nèi)徑大于進口段管子內(nèi)徑。具體參數(shù)及效果見表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例5如圖11所示兩程式4-1型裂解爐。第一程爐管是并聯(lián)的4枝圓柱形等徑爐管，在末端處合并。第二程爐管由進口段管子和出口段管子連接而成，進口段管子為等徑管；出口段管子為變徑管，其出口處內(nèi)徑大于進口段管子內(nèi)徑。具體參數(shù)及效果見表5。對比例2如圖4所示兩程式4-l型裂解爐，只是兩程爐管都是圓柱形等徑爐管。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例6如圖12所示四程式M型裂解爐。第一、二程均為圓柱形等徑爐管，第三、四程采用部分等徑與部分變徑管組合而成的爐管。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表6。[0067]對比例3如圖12所示四程式M型裂解爐，只是四程爐管都是等徑圓柱形爐管。具體裂解爐爐管參數(shù)、裂解條件及效果見表6。[0069]表6[0070]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>上述表中符號，HVGO為加氫尾油，LPG為液化石油氣，SOR為運行初期。權(quán)利要求一種兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，包括輻射室(1)、對流段(2)、急冷換熱器(3)、爐管(4)、燃燒器(5)、引風機(6)；其中在輻射室(1)的側(cè)壁或底部分別或均安裝有燃燒器(5)；輻射室(1)與對流段(2)的中心軸平行，且輻射室(1)頂部側(cè)面與對流段(2)底部相連通；對流段(2)上部設(shè)置有引風機(6)；急冷換熱器(3)位于輻射室(1)上部，平行于對流段且與爐管(4)相連通；爐管(4)深入輻射室(1)內(nèi)；其特征在于所述爐管(4)至少為兩程，并且至少最后一程為變徑管；所述變徑管的管徑沿反應(yīng)物流向呈漸擴式，其出口端的內(nèi)徑d1大于進口端的內(nèi)徑d2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述變徑管由進口段管子(41)和出口段管子(42)連接而成，進口段管子(41)為等徑管，其內(nèi)徑為d2;出口段管子(42)為變徑管，其出口處內(nèi)徑為d。c^〉4。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述進口段管子(41)的長度與出口段管子(42)的長度L2的比值為0.110。5根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述進口段管子(41)的長度與出口段管子(42)的長度L2的比值為15。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述爐管(4)為兩程，第一程為等徑管，第二程為變徑管；所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述爐管(4)為兩程，第一程為等徑管，第二程為變徑管；所述變徑管由進口段管子(41)和出口段管子(42)連接而成，進口段管子(41)為等徑管，其內(nèi)徑為d2;出口段管子(42)為變徑管，其出口處內(nèi)徑為&A>d2。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述爐管(4)為兩程，且兩程爐管均為變徑管；所述變徑管進口端的內(nèi)徑最小，自進口端至出口端，管內(nèi)徑逐漸變大，至出口端內(nèi)徑最大。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述爐管(4)為兩程，且兩程爐管均為變徑管；所述變徑管由進口段管子(41)和出口段管子(42)連接而成，進口段管子(41)為等徑管，其內(nèi)徑為(12;出口段管子(42)為變徑管，其出口處內(nèi)徑為4;4>d2。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，其特征在于所述爐管(4)為三程或四程，并且至少最后一程為變徑管；所述變徑管出口端的內(nèi)徑4大于進口端的內(nèi)徑4。專利摘要本實用新型涉及一種兩程式和多程式錐形爐管的裂解爐，主要解決現(xiàn)有技術(shù)存在單程裂解爐由于運行周期短，造成裂解爐清焦操作頻繁、影響生產(chǎn)工期；或者兩程或多程裂解爐采用等徑圓柱形爐管，造成烴分壓增加，影響乙烯、丙烯收率的問題。本實用新型通過采用包括輻射室(1)、對流段(2)、急冷換熱器(3)、爐管(4)、燃燒器(5)、引風機(6)；其中在輻射室(1)的側(cè)壁或底部分別或均安裝有燃燒器(5)；輻射室(1)與對流段(2)的中心軸平行，且輻射室(1)頂部側(cè)面與對流段(2)底部相連通；對流段(2)上部設(shè)置有引風機(6)；急冷換熱器(3)位于輻射室(1)上部，平行于對流段且與爐管(4)相連通；爐管(4)深入輻射室(1)內(nèi)；所述爐管(4)至少為兩程，并且至少最后一程為變徑管；所述變徑管出口端的內(nèi)徑d1大于進口端的內(nèi)徑d2的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可應(yīng)用于石油裂解生產(chǎn)乙烯的生產(chǎn)裝置中。文檔編號C07C11/06GK201473469SQ200920208739公開日2010年5月19日申請日期2009年9月1日優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日發(fā)明者周瑩,楊德芝,王江義,王祖真,陳明輝申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團上海工程有限公司