[发明专利]一种双辐射段乙烯裂解炉

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种双辐射段乙烯裂解炉，适用于石油烃类蒸汽裂解法制乙烯。

背景技术

乙烯技术是石油化工的龙头技术，其技术水平的高低被看作是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。白20世纪90年代中期以来，世界乙烯装置的大型化呈现加速态势。作为乙烯装置的核心设备，裂解炉技术的发展在乙烯技术的持续进步中起着举足轻重的作用。随着乙烯装置规模的扩大，必然要求大型化的裂解炉予以适应和匹配。

除了传统上单辐射段提高裂解炉处理能力的手段：增加辐射段炉管数量、延长辐射段炉膛的长度以外，另一个重要的措施是通过增加裂解炉辐射段的数量来实现大型化的目的。双辐射段乙烯裂解炉具有节省投资、便于操作和维修以及容易实现优化控制等优点，得以广泛应用，常规设计的双辐射段乙烯裂解炉如图1所示。

双辐射段乙烯裂解炉除了能大幅提高原料处理能力之外，还可以实现两个辐射段同时裂解不同原料或一个辐射段炉膛在运行、另一个在烧焦或热备。常规设计的双炉膛裂解炉，由于来自两个辐射段的烟气流量、温度和压力无法达到一样，存在一些问题，当正常操作时从两个辐射段流入的高温烟气由于条件的差异性，造成在过渡烟道区内碰撞并形成涡流区域(如图2所示)，使得对流段换热管排受热不均匀，影响操作的稳定性；当一侧正常操作，另一侧烧焦或者热备时，两侧高温烟气的差异性增大，造成烟气在过渡烟道区内偏流现象产生(如图3所示)，使得对流段换热管排局部过热，缩短设备的使用寿命，影响长稳满运转。

为了适应双辐射段乙烯裂解炉在分炉膛裂解、分炉膛烧焦时两个辐射段的供热负荷的差异、并实现优化控制及长、稳、满运转的实际要求，需要对包括供热、辐射段结构、对流段盘管布置及过渡烟道区进行相应的研究和优化设计，以确保不同裂解原料、不同裂解条件下裂解炉操作性能始终处于最佳和可控状态，从而延长炉管的使用寿命，降低装置的物耗及能耗，保持装置技术先进性及操作灵活性。

对于双辐射段乙烯裂解炉，其过渡烟道区结构的优化，有利于克服从两个辐射段流入对流段的高温烟气之间存在的相互影响，尤其是对于在一个辐射段炉膛正常操作而另一侧进行烧焦操作时，两侧操作条件差异较大而引起明显的涡流及偏流现象发生和导致对流段换热管超温现象，具有显著的消除或者抑制效果。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的难题，提供一种双辐射段乙烯裂解炉，降低甚至避免高温烟气在过渡烟道区内及对流段下部流动的涡流和偏流现象的出现，提高双辐射段乙烯裂解炉对不同操作工况差异性的适应能力，确保裂解炉的长周期安全稳定运转，由于烟气导流及过渡均为圆弧，因此导流作用更为自然，两侧流场分界面清晰。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双辐射段乙烯裂解炉，包括两个平行且对称布置的辐射段，在两个辐射段上方中间布置一个共用的对流段，在对流段内设有多段与烟气换热的对流盘管；两个辐射段和对流段之间设有过渡烟道区；

所述过渡烟道区烟气流道的的上部和底部均采用弧形结构，所述过渡烟道区是由上部弧形结构的腰和底部弧形结构的腰以及两个弧形结构的顶部连线围合而成的，所述的过渡烟道区内相邻边采用圆弧过渡加以连接。在两个辐射段与对流段间以弧形过渡烟道区连接，在两侧辐射段均正常运行时确保高温烟气没有涡流、偏流现象的出现；在一侧正常运行、另一侧烧焦时确保高温烟气没有混合或延缓混合。

所述过渡烟道区的上部弧形结构为两个辐射段的炉顶与对流段的连接部分，该连接部分的纵截面为等腰弧形，该弧形结构的确定原则是保证来自两个辐射段的烟气流动尽量少的相互影响，等腰弧形的两个腰为两个对称且长度相等的弧形，等腰弧形的顶边和底边平行；连接辐射段的炉顶与对流段的侧墙的连接面的正面投影为等腰弧形的两个腰，与辐射段的炉顶连接的两个点的连线为等腰弧形的底边、与对流段的侧墙连接的两个点的连线为等腰弧形的顶边；

所述顶边的长度为L6(该等腰弧形下底的长和高是根据夹角以及L6和L3来确定的)；

该等腰弧形的底边距对流段内最下一排对流盘管的下表面的距离为L3，其确定原则为一侧的烟气尽量少的进入另一侧、同时对流段最下一排不受到辐射段的火焰或烟气的热辐射。

所述过渡烟道区的底部弧形结构为两个辐射段的连接部分，该连接部分的纵截面为等腰弧形，等腰弧形的一个腰的下端连接一个辐射段，另一个腰的下端连接另外一个辐射段，与辐射段连接的两个点的连线为等腰弧形的底边，两个腰的顶部连线为该等腰弧形的顶边，该等腰弧形的顶边长为L1，底边长为L5，高为L2。