管式裂解炉优缺点

单元 管式裂解炉的结构与特点 【任务指导】 一、管式裂解炉结构
管式裂解炉既是一个管式 反应器，又是一个高传热 强度的传热设备。
图6－1 SRT管式裂解炉结构
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
二、管式裂解炉的传热方式
辐射室中燃料燃烧产生的火焰，主要以辐射方式将热量传给炉管的外表面， 同时传给炉墙。炉管外表面接受了火焰的辐射热量，以导热的方式将热量 从炉管外表面传到内内表面，炉管内表面以对流的方式将热量传递给管内 原料气，管内原料气受热呈现高温而发生裂解反应。 裂解炉中大部分的热量传递是在辐射室内进行。热源向炉管表面给热途径 主要是辐射传热方式。 原料气在进入辐射室之前，先在对流室进行预热。在对流室高温烟道气以 对流传热方式将热量传给管内的原料气。
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【任务指导】
一、管式裂解炉结构
管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成。炉体用钢构体和耐火材料 砌筑，分为对流室和辐射室。原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内， 裂解管布置在辐射室内。在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底安装了一定数量 的烧嘴(燃料喷嘴、火嘴等)。 SRT炉是最典型的一种管式裂解炉，其结构如图6-1所示。对流室内设有水 平放置的数组换热管以预热原料、工艺稀释用蒸汽，预热急冷锅炉进水以 及产生过热高压蒸汽等，在布置对流段管排时，应按烟气余热能位高低合 理安排换热管。辐射室由耐火砖（里层）、隔热砖(外层)砌成。新型炉也有 的使用可塑耐火水泥作为耐火材料。管式裂解炉的核心部分是辐射室，预 热后的原料气在辐射室的炉管中完成裂解反应。裂解炉的炉管悬吊在辐射 室中央，炉管的尺寸及布管方式随炉型而变。炉膛的侧壁和底部安装有燃 烧器，燃料燃烧主要以辐射传热方式加热炉管和管中的原料气。原料气在 炉管中获高温而裂解，裂解产生的裂解气离开辐射室后立即进入急冷锅炉， 被高压水骤冷以终止反应。高压水受热生产 10～12MPa的高压蒸汽，并回 收热能。急冷锅炉随裂解炉的炉型不同而有所不同。
化学反应器与操作
单元 管式裂解炉的结构与特点
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单元 管式裂解炉的结构与特点
源自文库【任务目标】
●掌握管式裂解炉结构 ●掌握管式裂解炉的传热方式 ●掌握管式裂解炉中炉管的性能及布置方式 ●了解管式裂解炉优缺点
【任务指导】
一、管式裂解炉结构
裂解炉是石油烃裂解的主要设备。 1.管式裂解炉炉型 目前应用较广的管式裂解炉有短停留时间炉（简称SRT炉）、超选择性炉（简称USC 炉）、林德-西拉斯炉（简称LSCC炉）、超短停留时间炉（简称USRT炉，或称毫秒裂 解炉）。 美国鲁姆斯公司短停留时间裂解炉（SRT炉）是立管式裂解炉的典型装置。现在世界上 大型乙烯装置多采用立式裂解反应管。中国的燕山石油化工公司，扬子石油化工公司和 齐鲁石油化工公司的 300kt乙烯生产装置均采用此种裂解炉。 超选择性炉（简称USC炉）、超短停留时间炉（USC炉）也常被石化企业采用。例如， 中国大庆石油化工总厂以及世界上一些石油化工厂采用USC炉来生产乙烯等产品，中国 兰州石油化学公司将采用USRT炉生产乙烯。而LSCC裂解炉在工业上也得到一定的应 用，单台炉的乙烯年产量可达70kt。 管式裂解炉按外形分，有方箱炉、立式炉、门式炉、梯台式炉等，以立式炉为主流。按 燃烧方式分，有直焰式、无焰辐射式和附墙火焰式。按烧嘴位置分，有底部燃烧、侧壁 燃烧、顶部燃烧和底部侧壁联合燃烧等。
单元 管式裂解炉的结构与特点
【任务指导】
三、管式裂解炉中炉管的性能及布置 方式
SRT炉在布管方式方面也不断改进，前后发展Ⅰ 型、Ⅱ型、Ⅲ型等三种炉型，如图6-2所示。Ⅰ型 炉中有8根立管，从原料气进口到裂解气出口在辐 射段有8程，造成在辐射段的停留时间长；Ⅱ型炉 中也有8根立管，但从原料气进口到裂解气出口在 辐射段有4程(第1程4根炉管细，第2程2根炉管较 细，第3、4程2根炉管较粗)，因而在辐射段的停 留时间短；Ⅲ型炉中也有10根立管，但从原料气 进口到裂解气出口在辐射段有6程，因而在辐射段 的停留时间介于Ⅰ型炉的停留时间与Ⅱ型炉的停 留时间之间。 立管式裂解炉的辐射盘管大多采用单排管，以此 保证辐射盘管受热均匀。也有采用双排盘管的， 可在较低投资前提下获得较大的单炉乙烯生产能 力，综合单排盘管和双排盘管的优缺点，也有采 用混排辐射盘管的。
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【任务指导】
三、管式裂解炉中炉管的性能及布置方式
1.管式裂解炉中炉管的性能 (1)对炉管的要求 能承受900℃左右的高温、各种介质的腐蚀以及一定的压力和荷载， 具有好的导热性能、高传热强度、内外表面光滑和材料成分均匀等特点。 (2)管子规格 Φ3～7 in（1in=2.54cm）。 (3)管子材质 国外材质型号有HK－40等，国内材质型号ZG40Cr25Ni35Nb、 ZG40Cr35Ni45Nb等。管子用离心浇铸法制成，内部经机械加工平整以减少反应过程的 结焦。 2.管式裂解炉中布管方式 管式裂解炉中，工艺物料（原料气或裂解气）涉及的管路分为对流段和辐射段，对流段 为工艺物料管路在对流室的部分，辐射段为工艺物料管路在辐射室的部分。原料气先经 对流段由烟道气预热，再到辐射段由火焰辐射传热产生高温而裂解，裂解气离开辐射段 后立即进入急冷锅炉。 对流段，工艺物料涉及管路的管子采用水平放置。辐射段，工艺物料涉及管路的管子有 水平放置和垂直放置两种。早年使用的裂解炉为方箱炉，辐射段的炉管采用水平放置， 但由于传热强度低、炉管受热弯曲、耐热吊装件安装不易等原因已被淘汰，而SRT炉， 辐射段的炉管采用垂直放置，且双面受辐射传热。
图6-2 SRT炉三种炉型的布管方式
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三、管式裂解炉优缺点 (1)优点 炉型结构简单；操作容易；便于控制；能连续生产；乙 烯、丙烯收率高；裂解气质量好；动力消耗小；热效率高；原料 的使用范围日渐扩大；便于实现大型化。 (2)缺点 重质原料的适应性还有一定限制；原料利用不高、燃料 油增加、公用工程费大、耐高温合金钢耗量大、反应过程的结焦 等。 SRT炉的主要工艺特性，如表6-1所示。