[发明专利]裂解炉

说明书

一种裂解炉，包括：用于承载流体流的热解管1，该热解管包括径向内部主体3和径向外壁2，它们一起限定环形流动通道5，其中径向内部主体和径向外壁中的至少一个具有中心线，该中心线在热解管的纵向方向上成螺旋形地延伸，以便在流体沿着热解管流动时促进流体的旋转。

技术领域

本发明涉及一种裂解炉，其包括用于承载流体流(诸如，气体或液体)的热解管。

背景技术

在乙烯裂解炉中，燃烧器设置在燃烧室中，至少一个热解管通过该燃烧室，同时携载作为工艺气体的烃原料流。在裂解炉中希望烃原料尽可能快地转化成所需产物，诸如乙烯、丙烯和丁二烯。在最高可能的温度和尽可能低的烃分压下在热解管中的低停留时间是决定对有利产物的选择性的主要参数。

裂解炉中的热解管的内表面经历焦炭形成，并且一旦达到热解管运行条件结束，就需要以规则的间隔脱焦。运行条件结束取决于在热解管内表面上积聚的焦炭的程度，并且可以通过热解管长度上的最大允许压降或最大允许热解管金属温度来限制。通过该焦炭沉积在热解管的内表面上，压降和热解管金属温度都增加。过热的热解管金属温度是不可取的，因为热解管的操作接近其冶金极限会导致蠕变和渗碳。

焦炭形成的速率取决于原料转化率和形成焦炭的热解管内表面的温度。原料转化率越高并且内表面温度越低，焦炭形成越少。

从WO 2005/068926中已知通过在管内提供圆柱形主体来增加从热解管到沿管流动的流体的总热传递。该主体接收来自周围管的辐射并且将其传递到主体周围的流体。该热解管中的流动沿着管的长度主要是轴向的。

从WO 2006/032877或WO 2010/032024中已知提供具有螺旋几何形状的热解管，其促进减小管内表面处的层状层的厚度的旋流并且促进从内壁进入管的中心区域中的质量传递，从而与直管相比增加了远离壁的对流热传递。这种设计具有额外的优点，即，相对于额外的压降，它以最小的损失增加了热传递。

从WO 2005/075607中已知提供一种具有热解管的裂解炉，其提供通过裂解炉的流的双通道。存在两个上游部分，并且当两个上游部分进入共同的下游部分时，然后在流动方向上逆转。

发明内容

根据本发明，提供了一种裂解炉，其包括用于承载流体流的热解管，所述热解管包括径向内部主体和径向外壁，所述径向内部主体和径向外壁一起限定环形流动通道，其中径向内部主体和径向外壁中的至少一个具有中心线，该中心线在热解管的纵向方向上成螺旋形地延伸，以便当流体沿着热解管流动时促进流体的旋转。

促进环形流动通道中的流体流动的旋转改善了进入流体的热传递。旋转流动可导致流体紧接着轴向速度分量具有切向和径向速度分量，即，所谓的旋流。因此，至少在实施例的描述中，环形通道可以被认为是环形旋流通道。环形通道中的旋流改善了对流传热，而内部主体的存在产生了环形流动通道并且同时增加了表面与体积比。可以实现低停留时间并提高产率，即，产生所需的裂化产物。

环形旋流通道的示例包括：第一类型的热解管，其中径向内部主体和径向外壁都具有沿热解管的纵向方向成螺旋形延伸的相应中心线；第二类型的热解管，其中径向内部主体具有直中心线(或仅在一个平面内弯曲的中心线)并且径向外壁具有成螺旋形延伸的中心线；第三类型的热解管，其中径向内部主体具有成螺旋形延伸的中心线并且径向外壁具有直中心线(或仅在一个平面中的曲线)。

第三类型的实施例具有的优点是，仅径向内部主体必须形成有成螺旋形延伸的中心线，并且径向外壁可以由常规管提供。这使得制造起来相对便宜。

流体可以是气体，如用于生产乙烯和/或其它气态产物的裂解炉的情况，或者它可以是液体，如在减粘裂化炉裂解炉的情况下。

热解管可以在裂解炉中基本上沿其全长具有环形流动通道，例如，其全长通过裂解炉的炉腔或燃烧室。