КРЕКИНГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА Российский патент 2016 года по МПК C10G9/20 C07C4/04 C07C11/04 F28F1/00 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к области технического обеспечения в нефтехимическом производстве, в частности к крекинговым печам радиантной змеевиковой структуры для получения этилена, используемым в техническом обеспечении в нефтехимии.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические приемы крекинга для получения этилена, используемые в нефтехимическом оборудовании для производства этилена, включают технические приемы, разработанные компаниями LUMMUS Со. (США), Stone & Webster Со. (США), Kellog & Braun Root Co. (США), Linde Co. (Германия), Technip KTI Co. (Нидерланды) и крекинговые печи CBL, разработанные компанией China Petrochemical Corporation.

На Фиг. 1 показана типичная крекинговая печь для получения этилена 10, включающая радиантную секцию 11, конвективную секцию 13 и дымоотводную секцию 12, расположенную между радиантной секцией 11 и конвективной секцией 13. В радиантной секции 11 находится радиантный змеевик 14, расположенный в центральной плоскости Ρ радиантной секции 11, в ее продольном направлении. Кроме того, радиантная секция 11 для нагревания снабжена также донными горелками 15 и/или боковыми горелками 16. Крекинговая печь для получения этилена 10 содержит также теплообменник с продольным обтеканием 17, резервуар для пара высокого давления 18, вытяжной вентилятор 19 и др.

В настоящее время для существенного снижения потребления сырья, обеспечения необходимой рабочей длины пути крекинга и хорошей гибкости в отношении используемого сырья используются двухпроходные высокоселективные радиантные змеевики переменного диаметра с ветвлением или без ветвления. Труба радиантного змеевика первого прохода имеет меньший диаметр, вследствие чего можно достичь быстрого повышения температуры, так как эффективная площадь поверхности трубы малого диаметра относительно велика. Труба второго прохода имеет больший диаметр, чтобы снизить склонность к коксообразованию. Двухпроходный радиантный змеевик может быть выполнен в виде змеевика типа 1-1 (U-тип), типа 2-1, типа 4-1, типа 6-1 и т.д.

Двухпроходный змеевик со структурой типа 1-1, который может сочетаться с теплообменником с продольным обтеканием для быстрого охлаждения продукта, имеет большую эффективную площадь поверхности и хорошие механические характеристики. Однако его рабочая длина несколько коротка. Для змеевиков структуры N-1 (N>1) число труб первого прохода в N раз больше числа труб второго прохода, поэтому N труб первого прохода необходимо объединить в одну трубу перед тем, как они будут подсоединены к соответствующей трубе второго прохода. В патенте ЕР 1146105 раскрыта крекинговая печь, имеющая двухпроходную конструкцию змеевика типа 2-1. Как видно из Фиг. 1В, двухпроходный радиантный змеевик содержит трубы первого прохода 51 (16 труб) и трубы второго прохода 52 (8 труб), расположенные перпендикулярно во внутренней камере радиантной секции. Все эти трубы находятся в одной общей плоскости, где все трубы первого прохода (51) расположены вместе и все трубы второго прохода 52 расположены вместе, где каждые две трубы первого прохода 51 объединены в одну трубу с помощью Y-образной трубы-коллектора 53 в нижней части труб первого прохода 51 перед их соединением с трубой второго прохода 52 через S-образные 54 и U-образные 55 коленчатые трубы.

В патенте CN 1067669 раскрыта крекинговая печь, имеющая двухпроходную конфигурацию змеевика типа 6-1, который содержит 6 труб первого прохода и одну трубу второго прохода. Эти 6 труб первого прохода точно так же объединены в одну трубу с помощью жесткого коллектора, расположенного в их нижней части, которая затем подсоединена к трубе второго прохода.

В упомянутых выше структурах из-за того, что число труб первого прохода во много раз больше числа труб второго прохода, в случае, когда змеевик разогрет до такой степени, что происходит его расширение, сначала трубы второго прохода расширяются в направлении вниз, и тогда трубы первого прохода также увлекаются трубами второго прохода в движение вниз, при этом трубы первого прохода легко изгибаются, так как они деформируются под действием различных сил. Жесткость трубы-коллектора, подсоединенной к нижней части труб первого прохода, не дает S-образным трубкам принять эту разницу в их расширении (если она есть) на себя, сохраняя изгиб змеевика. Следовательно, механические характеристики змеевика снижаются, укорачивая тем самым срок службы змеевика и рабочую длину крекинговой печи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для устранения технических недостатков известных решений в настоящем изобретении предлагается новая крекинговая печь для получения этилена, имеющая двухпроходный или многопроходный радиантный змеевик, в котором, благодаря специальной структуре устройства радиантного змеевика, можно снизить изгиб змеевика, улучшая таким образом его механические характеристики, продлевая срок службы и увеличивая рабочую длину крекинговой печи.

Согласно настоящему изобретению, предлагается крекинговая печь для получения этилена, содержащая по крайней мере одну радиантную секцию, которая снабжена донной горелкой и/или боковой горелкой и по крайней мере одним радиантным змеевиком, расположенным в продольном направлении радиантной секции, где радиантный змеевик представляет собой по крайней мере двухпроходный змеевик, имеющий N-1 структуру, предпочтительно, чтобы N было натуральным числом от 2 до 8, и где коллектор труб расположен на входном конце нижней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика, и выходной конец каждой верхней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика подсоединен к коллектору через изогнутый соединитель.

В тексте настоящего изобретения термин "змеевик, имеющий N-1 структуру" означает, что в двух соседних каналах труб для каждой нижней по течению трубы имеется N соответствующих верхних по течению труб. Это легко понять: в двухпроходном змеевике, имеющем N-1 структуру, коллектор может иметь N входов и один выход. Согласно одному предпочтительному воплощению, коллектор имеет форму инвертированной Y-образной трубы, имеющей N входов и один выход, N равно 2 или 4. Когда N равно 4, каждые две верхние по течению трубы сначала, перед подсоединением к изогнутому соединителю, объединяют вместе с помощью Y-образного элемента. Согласно другому воплощению, коллектор имеет форму ладони, имеющей множество входов и один выход. В змеевике, имеющем более двух проходов, N-1 означает N входов и один выход со всеми свойствами соединения, присущими двухпроходному змеевику, имеющему N-1 структуру, что допускает его использование.

В одном предпочтительном воплощении радиантный змеевик представляет собой двухпроходный змеевик, в котором верхняя по течению труба является трубой первого прохода, тогда как нижняя по течению труба является трубой второго прохода. В другом воплощении радиантный змеевик представляет собой многопроходный змеевик, имеющий более чем два прохода, где верхние по течению трубы являются трубами с нечетными номерами, такими как труба первого прохода, труба третьего прохода и т.д., тогда как нижние по течению трубы являются трубами с четными номерами, такими как труба второго прохода, труба четвертого прохода и т.д.

Согласно одному воплощению верхние по течению трубы разделены на две группы, каждая из них имеет одинаковое количество труб, расположенных соответственно с двух сторон от нижней по течению трубы, и все верхние по течению трубы и нижняя по течению труба расположены в одной плоскости.

Согласно одному воплощению изогнутый соединитель содержит U-образное колено и S-образное колено, из которых одно подсоединено к нижней части соответствующей верхней по течению трубы, а другое подсоединено к входу коллектора. Следует отметить, что изогнутый соединитель по настоящему изобретению может "подсоединяться" к трубе или к коллектору либо напрямую, либо не напрямую, через переходную трубу, которая может быть выбрана согласно специальным требованиям. В некоторых предпочтительных воплощениях диаметр трубы изогнутого соединителя равен диаметру верхней по течению трубы, что, например, особенно удобно, когда N равно 2 или когда N больше чем 2 и коллектор имеет форму ладони.

Согласно одному воплощению рассматриваемые на виде радиантного змеевика сверху по отношению к нижней по течению трубе соответствующие S-образные колена расположены параллельно друг другу и/или соответствующие U-образные колена расположены на одной и той же линии. Предпочтительно, чтобы все S-образные колена были параллельны друг другу. Чередуясь, все S-образные колена разделены на множество групп, в каждой из которых все S-образные колена параллельны друг другу.

Согласно одному воплощению верхние по течению трубы разделены на две группы, каждая из которых имеет одинаковое количество труб, расположенных соответственно с двух сторон от нижней по течению трубы. В этом воплощении, однако, плоскость, в которой размещены верхние по течению трубы, находящиеся с одной стороны от нижней по течению трубы, и плоскость, в которой верхние по течению трубы расположены с другой стороны от нижней по течению трубы, не находятся в одной плоскости с нижней по течению трубой. Вместо этого по отношению к плоскости, в которой лежит нижняя по течению труба, плоскость, в которой находятся верхние по течению трубы, расположенные с одной стороны от нижней по течению трубы, является зеркальным отображением плоскости, в которой расположены верхние по течению трубы, находящиеся с другой стороны от нижней по течению трубы. В еще одном воплощении верхние по течению трубы, расположенные с одной стороны от нижней по течению трубы, верхние по течению трубы, расположенные с другой стороны от нижней по течению трубы, и нижняя по течению труба лежат в трех плоскостях, параллельных друг другу.

Согласно настоящему изобретению верхние по течению трубы могут быть расположены с одной и той же стороны от нижней по течению трубы, и все верхние по течению трубы и нижние по течению трубы находятся в одной плоскости. Согласно одному воплощению изогнутые соединители двух соседних верхних по течению труб расположены соответственно с двух сторон от плоскости, в которой находятся эти трубы. В одном воплощении верхние по течению трубы не лежат в общей плоскости с нижней по течению трубой, но находятся соответственно в двух параллельных плоскостях, которые параллельны с плоскостью, в которой находится нижняя по течению труба. В другом воплощении верхние по течению трубы находятся соответственно в двух зеркальных по отношению друг к другу плоскостях относительно плоскости, в которой находится нижняя по течению труба.

По сравнению с существующим уровнем техники настоящее изобретение приводит к следующим полезным техническим результатам.

(1) Так как труба первого прохода объединена в ее нижней части с трубой второго прохода и используются S-образные и U-образные колена, напряженное состояние, обусловленное разницей в расширении среди труб первого прохода, которое имеется в змеевиках типа 2-1, типа 4-1 и других типов, может быть существенно снижено. Следовательно, может быть устранен изгиб радиантного змеевика, чем продлевается срок его службы.

(2) S-образные и U-образные колена верхних по течению труб в случае, когда верхние по течению трубы объединяются в нижней части нижней по течению трубы, имеют меньший диаметр, чем в случае, когда верхние по течению трубы объединяются в нижней части верхних по течению труб. Поэтому верхние по течению трубы имеют большую гибкость, которая облегчает погашение разницы в расширении двух соседних каналов труб, устраняя тем самым изгиб труб, что, в конечном итоге, продлевает срок службы радиантного змеевика.

(3) Малый диаметр трубы первого прохода ведет к повышению эффективной площади ее поверхности. Поэтому, когда труба первого прохода расширяется, эффективная поверхность всего змеевика должна возрастать, что содействует увеличению рабочей длины крекинговой печи при той же глубине крекинга и увеличивает выход олефина при той же рабочей длине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлена крекинговая печь для получения этилена согласно известному уровню техники.

На Фиг. 1В представлен типичный двухпроходный змеевик согласно известному уровню техники.

На Фиг. 2А, 2В и 2С представлены соответственно вид спереди, вид сверху и вид сбоку одного воплощения структуры двухпроходного змеевика типа 2-1 согласно настоящему изобретению, в котором трубы первого прохода разделены на две группы с одинаковым количеством труб в каждой группе, размещенные соответственно с двух сторон от трубы второго прохода.

На Фиг. 3А, 3В и 3С представлены соответственно вид спереди, вид сверху и вид сбоку другого воплощения структуры змеевика типа 2-1 согласно настоящему изобретению, где все трубы первого прохода размещены с одной и той же стороны от трубы второго прохода.

На Фиг. 4А, 4В и 4С представлены соответственно вид спереди, вид сверху и вид сбоку одного воплощения структуры змеевика типа 4-1 согласно настоящему изобретению.

На Фиг. от 5А до 7С представлены вид спереди, вид сверху и вид сбоку трех вариантов структуры змеевика типа 2-1 согласно настоящему изобретению, где трубы первого прохода разделены на две группы с одним и тем же количеством труб в каждой группе, расположенные соответственно с двух сторон от трубы второго прохода, или где все трубы первого прохода расположены с одной и той же стороны от трубы второго прохода.

На Фиг. от 8А до 10С представлены вид спереди, вид сверху и вид сбоку для трех вариантов структуры двухпроходного змеевика типа 2-1 согласно настоящему изобретению, где все трубы первого прохода находятся с одной и той же стороны от трубы второго прохода.

На Фиг. от 11А до 11С показаны соответственно вид спереди, вид сверху и вид сбоку одного варианта двухпроходной структуры змеевика типа 4-1 согласно настоящему изобретению.

В сопровождающих рисунках одни и те же компоненты структур имеют одни и те же обозначения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ

Далее настоящее изобретение будет обсуждаться подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение имеет своей целью обеспечить улучшение радиантного змеевика в радиантной секции крекинговой печи для получения этилена. Другие структуры в крекинговой печи для получения этилена, такие как конвективная секция, линейный теплообменник и им подобные, уже известны в существующем уровне техники. Например, линейный теплообменник, пригодный для настоящего изобретения, может быть линейным теплообменником с двойным змеевиком (такой как прямолинейный линейный теплообменник, линейный теплообменник U-типа, а также первый уровень двухуровневого линейного теплообменника и т.д.), обычный котел и т.д. Кроме того, двухпроходный радиантный змеевик по настоящему изобретению может быть пригодным главным образом для крекинга жидкого материала, но пригодным также и для крекинга газообразного материала. В противоположность этому, радиантный мультипроходный змеевик по настоящему изобретению может быть в основном пригодным для крекинга газообразного материала, однако он также пригоден и для крекинга жидкого материала. Кроме того, как двухпроходный радиантный змеевик, так и многопроходный радиантный змеевик по настоящему изобретению могут быть использованы для построения новых крекинговых печей или для реконструкции существующих печей. Они известны специалистам в данной области, и поэтому их детальное описание опущено.

Фиг. 2А, 2В и 2С иллюстрируют первое воплощение согласно настоящему изобретению, которое содержит структуру двухпроходного змеевика типа 2-1. Как показано на чертеже, согласно этому воплощению двухпроходный змеевик типа 2-1 содержит две трубы первого прохода 1 и одну трубу второго прохода 2. Из чертежа вида спереди, т.е. Фиг. 2А, видно, что упомянутые две трубы первого прохода 1 находятся соответственно с двух сторон от трубы второго прохода 2. Кроме того, центральные оси трех труб расположены в одной общей плоскости Ρ (см. Фиг. 2В).

Согласно настоящему изобретению нижний конец (т.е. вход) трубы второго прохода 2 снабжен коллектором 3, который используется для объединения труб первого прохода 1 и их подсоединения к трубе второго прохода 2. В частном воплощении коллектор 3 имеет форму обращенной U-образной трубы, т.е. имеющей два входа и один выход, где выход подсоединен к нижнему концу трубы второго прохода 2. Трубы первого прохода 1 подсоединены соответственно к двум входам коллектора 3 через два соответствующих изогнутых соединителя (каждый из них состоит из S-образного колена 5 и U-образного колена 4), расположенных на нижних концах труб первого прохода 1 (т.е. на их выходах). Легко видеть, что для структуры змеевика типа N-1 (N>2) коллектор должен быть сконструирован так, чтобы иметь N входов и один выход, т.е. в виде ладони. Кроме того, изогнутый соединитель может быть подсоединен к двум входам коллектора 3 через переходник для удовлетворения требованиям процесса и механического исполнения. В одном частном воплощении этот переходник, который может представлять собой прямую трубу или колено, имеет такой же диаметр трубы, как и изогнутый соединитель.

С размещением коллектора 3 в качестве жесткой соединяющей структуры на нижнем конце трубы второго прохода 2, но не на нижнем конце труб первого прохода 1, напряжение, обусловленное разницей в расширении при нагревании между трубами первого прохода 1 и трубой второго прохода 2, а также несбалансированность напряжений, вызванных разницей в расширении между трубами первого прохода 1, гасятся S-образным коленом 5 и U-образным коленом 4, размещенными на нижнем конце труб первого прохода 1. Следовательно, уменьшается деформация, что ведет к увеличению срока службы змеевика.

Кроме того, согласно настоящему изобретению S-образное колено 5 и U-образное колено 4 подсоединены к нижнему концу труб первого прохода и имеют такой же диаметр, что и трубы первого прохода 1, увеличивая тем самым длину труб первого прохода 1. В силу этого эффективная площадь поверхности этих труб возрастает, что выгодно, т.к. увеличивает рабочую длину пути крекинга при той же глубине крекинга и повышает выход продукта при той же рабочей длине крекинговой печи. Кроме того, т.к. изогнутый соединитель имеет такой же диаметр трубы, как и трубы первого прохода, улучшается их гибкость, что облегчает снятие термического напряжения и тем самым снижает деформацию труб, что ведет к увеличению срока их службы.

Преимущественно S-образное колено 5 и U-образное колено 4, присоединенные к нижнему концу трубы первого прохода 1, которая размещена с левой стороны от трубы второго прохода 2 (см. Фиг. 2А), и S-образное колено 5 и U-образное колено 4, присоединенные к нижнему концу другой трубы первого канала 1, которая размещена с правой стороны от трубы второго прохода 2 (см. Фиг. 2А), находятся соответственно с двух сторон от плоскости Ρ (см. Фиг. 2В и 2С). Такое размещение обеспечивает более однородное погашение деформации, вызванной нагреванием, снижая тем самым температуру поверхности труб и увеличивая строк их службы.

В одном предпочтительном воплощении, как показано на Фиг. 2В, вид сверху, соответствующие S-образные колена 5 труб первого прохода 1 размещены параллельно друг другу, тогда как соответствующие U-образные колена 4 труб первого прохода 1 находятся на одной и той же линии. Более предпочтительно, чтобы по отношению к оси трубы второго прохода 2 S-образное колено 5 и U-образное колено 4 трубы первого прохода 1, находящиеся с одной стороны от плоскости, были в поворотной на 180° симметрии с S-образным коленом 5 и U-образным коленом 4 трубы первого прохода 1, находящихся с другой стороны от плоскости Р.

Кроме того, согласно требованиям процесса или механического исполнения, между коллектором 3 и изогнутым соединителем может быть установлен переходник в виде прямой трубы необходимой длины и такого же диаметра, что и трубы первого прохода.

Согласно одному варианту первого воплощения труба первого прохода 1 и труба второго прохода 2 могут быть размещены в разных плоскостях, где изогнутый соединитель может попросту содержать U-образное колено 4, тогда как S-образное колено 5 может отсутствовать.

Ниже будут рассмотрены другие воплощения настоящего изобретения. Для упрощения будут обсуждаться только признаки и компоненты, которые отличаются от признаков или компонент и их функций описанного выше воплощения, тогда как одни и те же признаки или компоненты и их функции не будут излагаться повторно.

На Фиг. 3А, 3В и 3С показано второе воплощение согласно настоящему изобретению. Второе воплощение отличается от первого тем, что обе трубы первого прохода 1 размещены с одной и той же стороны, что и труба второго прохода 2 (см. вид спереди Фиг. 3А). Такое размещение может реализовать преимущества, изложенные в первом воплощении, и может использоваться в некоторых крекинговых печах особого устройства. Во втором воплощении S-образное колено 5 и U-образное колено 4, подсоединенные к нижнему концу одной из труб первого прохода 1, а также S-образное колено 5 и U-образное колено 4, подсоединенные к нижнему концу другой из труб первого прохода 1, по-прежнему расположены соответственно с двух сторон от плоскости Р, в которой находятся все три трубы (см. Фиг. 3В и 3С).

В одном воплощении, которое можно видеть на виде сбоку, группа из S-образного колена 5 и U-образного колена 4 находится с другой группой из S-образного колена 5 и U-образного колена 4 в положении зеркального отражения от плоскости Ρ (см. Фиг. 3С). В одном воплощении, которое не показано, обе группы изогнутых соединителей могут, однако, и не находиться друг с другом в положении зеркального отражения, чтобы обеспечить одинаковые длину и вес расположенных с двух сторон колен.

Аналогично, когда трубы первого прохода 1 и труба второго прохода 2 не расположены в одной плоскости, изогнутый соединитель может включать только U-образное колено 4, тогда как S-образное колено 5 может отсутствовать.

На Фиг. 4А, 4В и 4С показано третье воплощение согласно настоящему изобретению. Третье воплощение отличается от первого воплощения тем, что третье воплощение включает двухпроходную структуру змеевика типа 4-1. Как показано на чертежах, обе стороны трубы второго прохода 2 снабжены двумя трубами первого прохода 1. Две трубы первого прохода 1 на каждой стороне сначала объединены в одну трубу через коллектор 6, затем подсоединены к S-образному колену 5 и U-образному колену 4 и, наконец, подсоединены к коллектору 3, расположенному на нижнем конце трубы второго прохода 2. В этом воплощении коллектор 6 представляет собой Y-образный элемент трубы, имеющий два входа и один выход. Кроме того, в соответствии с требованиями процесса и механического исполнения, две трубы первого прохода 1 с каждой стороны могут сначала быть объединены в одну трубу через коллектор 6, а затем подсоединены к S-образному колену 5 и U-образному колену 4 путем подсоединения к одной прямой трубе и, наконец, подсоединены к коллектору 3, расположенному на нижнем конце трубы второго прохода 2, через одну трубу-переходник (т.е. прямую трубу или колено).

Легко видеть, что в одном непоказанном воплощении коллектор 6 может быть исключен. Между тем, коллектор 3 может быть изменен так, чтобы иметь 4 входа и один выход. В этом случае четыре трубы первого прохода 1 могут непосредственно быть подсоединены к четырем входам через необходимые колена (т.е. U-образные колена 4 и S-образные колена 5) или через трубу-переходник (т.е. прямую трубу или колено).

На Фиг. 5А, 5В и 5С показано четвертое воплощение согласно настоящему изобретению. Четвертое воплощение по-прежнему представляет собой двухпроходную структуру змеевика типа 2-1, которая сконструирована таким же образом, как и первое воплощение, за исключением того, что она содержит 8 труб второго прохода, расположенных в один ряд, и 16 труб первого прохода, разделенных на две группы по 8 труб в каждой группе, расположенные соответственно с двух сторон от труб второго прохода 2. Структура по четвертому воплощению эквивалентна структуре, содержащей 8 змеевиков по первому воплощению, расположенных вместе, параллельно друг другу. Как показано на Фиг. 5В, все 16 S-образных колен 5 параллельны друг другу. Кроме того, для каждой трубы второго прохода 2 соответствующие два S-образных колена 4 размещены на одной и той же линии. Предпочтительно, чтобы соответствующие S-образные колена 4 каждой трубы второго прохода 2 были параллельны друг другу.

Кроме того, предпочтительно, чтобы с двух сторон от плоскости Ρ все соединяющие участки S-образных колен 5 и U-образных колен 4 находились в общей плоскости Q, параллельной плоскости Р.

На Фиг. 6А, 6В, 6С показано пятое воплощение согласно настоящему изобретению, которое, по существу, является тем же самым, что и четвертое воплощение, за исключением того, что не все 16 S-образных колен 5 расположены параллельно друг другу. Вместо этого они разделены на несколько групп, и все колена в группе параллельны друг другу. Как показано на этих чертежах, S-образные колена 5 сочетаются с наружным коленом 4 и внутренним коленом, и два S-образных колена 5 в каждой группе параллельны друг другу.

На Фиг. 7А, 7В, 7С показано шестое воплощение согласно настоящему изобретению. Шестое воплощение, по существу, является точно таким же, как четвертое воплощение, за исключением того, что труба первого прохода 1 размещена таким образом, что не лежит в общей плоскости с трубой второго прохода 2. Как показано на Фиг. 7С, вид сбоку, плоскость М, в которой 8 труб первого прохода 1 расположены с одной стороны от трубы второго прохода 2, и плоскость М′, в которой другие восемь труб первого прохода 1 находятся с другой стороны от трубы второго прохода 2, образуют соответственно острый угол по отношению к плоскости Р, в которой находится труба второго прохода 2. Предпочтительно, чтобы плоскости M и М′ были в положении зеркального отражения по отношению к плоскости Р. Кроме того, как показано на Фиг. 7В, вид сверху, осевая линия L каждой трубы первого прохода 1 перпендикулярна плоскости Р, в которой находится труба второго прохода 2. Легко видеть, что в одном частном воплощении плоскости M и М′ могут быть параллельны плоскости Р. То есть любая из плоскостей M или М′ образуют с плоскостью Ρ угол, равный нулю. Кроме того, для специалиста в данной области легко видно, что эта структура применима в любых случаях, в которых все трубы первого прохода расположены с одной и той же стороны от трубы второго прохода 2 (например, во втором воплощении настоящего изобретения).

На Фиг. 8А, 8В и 8С показано седьмое воплощение согласно настоящему изобретению. Седьмое воплощение, по существу, является таким же, как и второе воплощение, за исключением того, что оно содержит пять труб второго прохода 2, расположенных в один ряд, а 10 труб первого прохода 1 расположены с одной и той же стороны от трубы второго прохода 2. Структура этого воплощения эквивалентна пяти змеевикам, показанным в первом воплощении, расположенным подряд, параллельно друг другу. Как показано на Фиг. 8В, S-образные колена 5 и U-образные колена 4, подсоединенные к нижнему концу трубы первого прохода, расположены в шахматном порядке друг к другу по отношению к плоскости Р, в которой расположены эти трубы, т.е. S-образное колено 5 и U-образное колено 4, подсоединенные к первой трубе из труб первого прохода, расположены с одной стороны от плоскости Ρ (верхняя часть вида сверху), тогда как S-образное колено 5 и U-образное колено 4, подсоединенные ко второй трубе из труб первого прохода, расположены с другой стороны от плоскости Ρ (нижняя часть вида сверху), и так далее. Кроме того, все S-образные колена 5 на верхней части вида сверху параллельны друг другу, и все U-образные колена 4 также параллельны друг другу. Все S-образные колена 5 на нижней части вида сверху также параллельны друг другу, и все U-образные колена 4 также параллельны друг другу.

Кроме того, в этом воплощении, что видно из вида сбоку (см. Фиг. 8С), S-образные колена 5 и U-образные колена 4, расположенные соответственно с двух сторон от плоскости Р, находятся в положении зеркального отображения друг с другом по отношению к плоскости Р. В одном не показанном воплощении, однако, их боковые проекции не являются симметричными, чтобы обеспечить одинаковую длину трубы двух изогнутых соединителей, подсоединенных к одному и тому же коллектору.

На Фиг. 9А, 9В и 9С показано восьмое воплощение согласно настоящему изобретению. Восьмое воплощение, по существу, является таким же, как седьмое воплощение, за исключением того, что нижний конец трубы первого прохода 1 сначала подсоединен к U-образному колену 4, затем к S-образному колену 5 и, наконец, к коллектору 3. То есть порядок расположения U-образного колена 5 отличается от такого порядка расположения в любом из предшествующих воплощений. Предпочтительно, чтобы S-образные колена 5, соответственно размещенные с двух сторон от плоскости Р, в которой находятся трубы, были на виде сверху в положении зеркального отражения относительно плоскости Р. По-прежнему предпочтительно, чтобы длина трубы соединителя, соединяющегося с трубой первого прохода, была такой же, как длина трубы соединителя, соединяющегося с трубой второго прохода (см. Фиг. 9В).

На Фиг. 10А, 10В и 10С показано девятое воплощение согласно настоящему изобретению. Девятое воплощение, по существу, является таким же, как и восьмое воплощение, за исключением того, что U-образные колена у них такие же, а S-образные колена расположены соответственно с двух сторон от плоскости Р, в которой находятся трубы, и не расположены зеркально по отношению к плоскости Р.

На Фиг. 11А, 11В и 11С показано десятое воплощение согласно настоящему изобретению. Десятое воплощение, которое представляет собой двухпроходную структуру змеевика типа 4-1, в основном является таким же, как первое воплощение, за исключением того, что оно содержит четыре трубы второго прохода, расположенные в один ряд, параллельно друг другу, а 16 труб первого прохода 1 разделены на две группы по восемь труб в каждой группе, находящиеся соответственно с двух сторон от трубы второго прохода 2. Структура этого воплощения эквивалентна четырем змеевикам третьего воплощения, расположенным в ряд, параллельно друг другу.

Согласно настоящему изобретению внутренний диаметр трубы первого прохода 1 может быть в диапазоне от 40 до 65 мм, внутренний диаметр трубы второго прохода может быть в диапазоне от 55 до 130 мм и внутренний диаметр соединителя, соединяющего трубы первого прохода и трубы второго прохода, может быть в диапазоне от 40 до 90 мм. Кроме того, длина трубы первого прохода 1 может быть выбрана в пределах от 8 до 18 м, тогда как длина трубы второго прохода 2 может быть выбрана в пределах диапазона от 6 до 14 м. Указанные выше параметры и другие параметры, относящиеся к длине и внутреннему диаметру труб и соединителей, не ограничены приведенными выше диапазонами, но могут выбираться в соответствии с требованиями, хорошо известными специалистам в данной области.

В одном предпочтительном воплощении для улучшения поглощения излучаемого тепла в радиантной змеевиковой структуре может быть использован элемент усиленного теплообмена, такой как витая труба, как описано в патенте CN 1260469.

Несмотря на то что крекинговая печь по настоящему изобретению описана на примере радиантного змеевика двухпроходной структуры, ясно, однако, что настоящее изобретение может быть использовано в структурах радиантного змеевика, имеющего более чем два прохода. Например, четырехпроходная змеевиковая структура типа 8-4-2-1 должна быть снабжена коллектором на нижнем конце трубы второго прохода или трубы четвертого прохода. Специалист в данной области легко пришел бы к этому после знакомства с описанием настоящего изобретения.

Кроме того, несмотря на то, что в вышеизложенном материале настоящее изобретение описано со ссылкой на один набор радиантных змеевиков, установленный в одной крекинговой печи, понятно, что в одной крекинговой печи может быть установлено множество наборов радиантных змеевиков, в зависимости от реальных требований. Когда одна крекинговая печь оснащается множеством радиантных змеевиков, как описано в приведенных выше воплощениях, радиантные змеевики должны размещаться последовательно. И наоборот, множество радиантных змеевиков может быть выполнено в виде коллекторов. В этом случае змеевики должны быть расположены зеркально-симметричным образом.

Несмотря на то что настоящее изобретение описано подробно со ссылкой на некоторые воплощения, для специалиста в данной области должно быть ясно, что в некоторых характеристиках/компонентах/структурах настоящего изобретения могут быть сделаны модификации и видоизменения без отхода от духа и сферы охвата изобретения. В частности, детали, описанные в одном воплощении, могут быть скомбинированы различным образом с деталями, раскрытыми в других воплощениях, если такая комбинация не ведет к конфликтным ситуациям. Подразумевается, что настоящее изобретение покрывает все его модификации и видоизменения, выполненные так, что они входят в пределы сферы охвата прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Изобретение относится к крекинговой печи для получения этилена, содержащей: по крайней мере одну радиантную секцию, которая снабжена донной горелкой и/или боковой горелкой и по крайней мере одним набором радиантных змеевиков, размещенным в радиантной секции в продольном направлении. При этом радиантный змеевик представляет собой по крайней мере двухпроходный змеевик, имеющий структуру типа N-1, где N - натуральное число от 2 до 8, и коллектор, имеющий форму обращенной Y-образной трубы или трубы в виде ладони, имеющей N входов, где N равно 2 или 4, и один выход, и расположенный на входе нижней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика, и выходной конец каждой верхней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика подсоединен к коллектору через изогнутый соединитель. Причем каждый изогнутый соединитель содержит U-образное колено и S-образное колено, где одно колено подсоединено к выходу соответствующей верхней по течению трубы, а другое колено подсоединено к входу коллектора. Устройство по настоящему изобретению может эффективно снизить влияние разницы в расширении между верхними по течению трубами и нижними по течению трубами, снижая тем самым вызванные им напряжения. В результате устраняется изгиб радиантного змеевика, что ведет к увеличению срока его службы. 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Крекинговая печь для получения этилена, содержащая:
по крайней мере одну радиантную секцию, которая снабжена донной горелкой и/или боковой горелкой и по крайней мере одним набором радиантных змеевиков, размещенным в радиантной секции в продольном направлении,
где радиантный змеевик представляет собой по крайней мере двухпроходный змеевик, имеющий структуру типа N-1, где N - натуральное число от 2 до 8; и
коллектор, имеющий форму обращенной Y-образной трубы или трубы в виде ладони, имеющей N входов, где N равно 2 или 4, и один выход, и расположенный на входе нижней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика, и выходной конец каждой верхней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика подсоединен к коллектору через изогнутый соединитель,
причем каждый изогнутый соединитель содержит U-образное колено и S-образное колено, где одно колено подсоединено к выходу соответствующей верхней по течению трубы, а другое колено подсоединено ко входу коллектора.

2. Крекинговая печь для получения этилена по п. 1, где верхние по течению трубы разделены на две группы, имеющие одинаковое количество труб, размещенные соответственно с двух сторон от нижней по течению трубы, и где все верхние по течению трубы и нижние по течению трубы находятся в одной плоскости.

3. Крекинговая печь для получения этилена по п. 2, где видимые на виде радиантных змеевиков сверху соответствующие S-образные колена размещены по отношению к нижней по течению трубе с двух сторон от плоскости, в которой находятся трубы, и параллельны друг другу и/или соответствующие U-образные колена размещены соответственно с двух сторон от плоскости, в которой расположены трубы, и находятся на одной и той же линии.

4. Крекинговая печь для получения этилена по п. 3, где все S-образные колена параллельны друг другу.

5. Крекинговая печь для получения этилена по п. 3, где все S-образные колена разделены на множество групп и S-образные колена в каждой группе параллельны друг другу.

6. Крекинговая печь для получения этилена по п. 1, где в случае, когда N равно 4, каждые две верхние по течению трубы сначала, перед подсоединением к изогнутому соединителю, объединяются вместе с помощью элемента трубы Y-образной формы.

7. Крекинговая печь для получения этилена по п. 1, где верхние по течению трубы разделены на две группы с одинаковым числом труб, размещенные соответственно с двух сторон от плоскости, в которой находится нижняя по течению труба, и
где по отношению к плоскости, в которой расположена нижняя по течению труба, плоскость, в которой расположены верхние по течению трубы, расположенные с одной стороны от нижней по течению трубы, расположена зеркально по отношению к плоскости, в которой находятся верхние по течению трубы, расположенные с другой стороны от нижней по течению трубы.

8. Крекинговая печь для получения этилена по п. 7, где верхние по течению трубы, расположенные с одной стороны от нижней по течению трубы, верхние по течению трубы, расположенные с другой стороны от нижней по течению трубы, и нижняя по течению труба расположены соответственно в трех плоскостях, параллельных друг другу.

9. Крекинговая печь для получения этилена по п. 1, где все верхние по течению трубы расположены с одной и той же стороны от нижней по течению трубы.

10. Крекинговая печь для получения этилена по п. 9, где все верхние по течению трубы и нижние по течению трубы расположены в одной плоскости.

11. Крекинговая печь для получения этилена по п. 10, где видимые на виде радиантного змеевика сверху изогнутые соединители двух соседних верхних по течению труб расположены соответственно с двух сторон от плоскости, в которой находятся трубы.

12. Крекинговая печь для получения этилена по п. 11, где каждое S-образное колено подсоединено к выходному концу соответствующей нижней по течению трубы, а каждое U-образное колено подсоединено ко входу коллектора и
где S-образные колена с каждой стороны от плоскости, в которой расположены трубы, параллельны друг другу и U-образные колена с каждой стороны от плоскости, в которой расположены трубы, параллельны друг другу.

13. Крекинговая печь для получения этилена по п. 11, где каждое S-образное колено подсоединено к соответствующему входу коллектора, а каждое U-образное колено подсоединено к выходу соответствующей верхней по течению трубы и
где S-образные колена, расположенные соответственно с двух сторон от плоскости, в которой расположены трубы, находятся в положении зеркального отражения относительно плоскости, в которой расположены трубы.

14. Крекинговая печь для получения этилена по п. 11, где изогнутые соединители двух соседних верхних по течению труб имеют одинаковую длину.

15. Крекинговая печь для получения этилена по п. 11, где все верхние по течению трубы расположены соответственно в двух плоскостях, которые находятся в положении зеркального отражения относительно плоскости, в которой находится нижняя по течению труба.

16. Крекинговая печь для получения этилена по п. 1, где диаметр трубы изогнутого соединителя равен диметру верхней по течению трубы.

17. Крекинговая печь для получения этилена по любому из пп. 1-16, где радиантный змеевик представляет собой двухпроходный змеевик, верхняя по течению труба является трубой первого прохода, а нижняя по течению труба является трубой второго прохода.

18. Крекинговая печь для получения этилена по любому из пп. 1-16, где радиантный змеевик является многопроходным змеевиком, имеющим более двух проходов, верхние по течению трубы являются трубами с нечетными номерами, в то время как нижние по течению трубы являются трубами с четными номерами.