[实用新型]一种乙烯裂解炉用8字形截面的辐射炉管

说明书

技术领域

本实用新型属于裂解炉领域，具体涉及一种乙烯裂解炉用8字形截面的辐射炉管。

背景技术

石油化工乙烯装置中乙烯裂解炉广泛采用的辐射段炉管构型为两程炉管和四程炉管，而三程管在乙烯裂解炉中还未有应用。

如图1和图2所示，斯通-韦伯斯特公司开发的两程2-1型(包括第一程炉管1’和第二程炉管2及过渡管5)及四程2-1-1-1型炉管(包括第一程炉管1’、第二程炉管2、第三程炉管3和第四程炉管4及过渡管5)为典型的不分枝变径管，此两种炉管的管径逐程放大，但每程的管数都是1个，停留时间约为0.15s-0.3s。两程2-1型炉管长度较四程2-1-1-1型炉管短，停留时间也较短，压降也较小；四程2-1-1-1型炉管较两程2-1型炉管长，停留时间也稍长，压降也较大一些，但是生产能力较两程2-1型炉管大。

目前，无论是两程2-1型及四程2-1-1-1型炉管布置，辐射炉管入口和出口都在裂解炉辐射炉顶，横跨管、炉管弹簧吊架系统和废热锅炉均布置在炉顶的狭小空间，它们合理的、无碰撞的布置一直是工程设计的难点。

另一方面，世界上重要的乙烯裂解技术提供商所设计的两程2-1型及四程2-1-1-1型炉管均采用圆形炉管，如图1和图2所示。

以现有2-1-1-1型炉管来说，为平衡生产能力和裂解反应特性，在炉管排布上排布紧密，管间距较小；第一、二程炉管需要采用较小管径的炉管，第三、四程炉管采用较大管径的炉管。这样就会带来单组炉管的生产能力较小，相邻炉管间遮蔽越来越严重，从而导致同一根炉管受双面辐射传热时迎火面温度高， 相邻炉管间受遮蔽影响温度较低，造成实际有效换热面积减小，炉管受热不均匀，结果是高温区易结焦，炉管易弯曲变形。

目前，针对现有炉管受热不均匀、易结焦等缺点，为了增强辐射炉管的换热效果，减轻结焦程度，延长操作周期，裂解炉广泛采用的一种强化传热技术是在辐射炉管上增加一个强化传热部件，该部件可以有效减小管内流体的边界层，有增强换热、增大吸热的效果，从而延长操作周期。目前应用最广泛的一种技术就是在炉管的管段之间增加扭曲片。扭曲片是一个单独的静态铸造部件，炉管是离心铸造而成，这两种不同制造方法的管件和管段组装成辐射盘管以后会对辐射盘管在传热效果和机械性能上造成一定的影响。扭曲片因其结构特点，在其使用过程中容易堵塞，影响使用安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种乙烯裂解炉用8字形截面的辐射炉管，其具有两程2-1型炉管较短停留时间和较低压力降的特点，又具有四程2-1-1-1型炉管生产能力较大的特点，三程2-2-1型辐射炉管物料下进上出或者上进下出；同时，该炉管构型第一程炉管为8字形截面，此种构型改善了裂解工艺性能、提高生产能力，同时具有良好机械性能。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种乙烯裂解炉用8字形截面的辐射炉管，包括第一程炉管、第二程炉管和第三程炉管；

所述第一程炉管包括两根8字形截面炉管、两个8字形-圆形过渡管件和两根圆形炉管，所述第二程炉管为两根圆形炉管，第三程炉管为一根圆形炉管；

所述第一程炉管的开口端位于最上方，所述第三程炉管的开口端位于最下方；

或者，所述第一程炉管的开口端位于最下方，所述第三程炉管的开口端位于最上方。

所述第一程炉管中的每根8字形截面炉管的一端与一个8字形-圆形过渡管件的一端连接，每个8字形-圆形过渡管件的另一端与所述第一程炉管中的一根圆形炉管的一端连接，每根圆形炉管的另一端通过U型管与第二程炉管中的一根圆形炉管的一端连接，第二程炉管中的两根圆形炉管的另一端分别与Y型管的入口端连接，Y型管出口端与跨管的一端连接，跨管的另一端与第三程炉管的上端连接。

每根所述8字形截面炉管的内腔的横截面是由两个直径相等的圆相交而成的；两个圆的半径均为R，两个圆的相交高度为h，20mm≤R≤40mm，R/3≤h≤R/2。

每根所述8字形截面炉管的外表面的横截面为椭圆形。

或者，可以设计为，每根所述8字形截面炉管的外表面的横截面是由两个直径相等的圆相交而成的。

所述8字形-圆形过渡管件的一端内腔的横截面为8字形，其大小与所述8字形截面炉管的内腔相同，另一端内腔的横截面为圆形，其大小与第一程炉管中的圆形炉管的内腔相同，所述8字形-圆形过渡管件的上端和下端之间为从8字形向圆形的过渡段。

每根所述8字形截面炉管的长度为l，第一程炉管的总长为L，L/3≤l≤L。