探索强化裂解炉管传热研究

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1、北京化工大学硕士学位论文强化裂解炉管传热研究姓名：王国清申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈标华;曾清泉2001.2.20；f’一l霹382676摘要、(管式炉裂解技术是当今生产乙烯的主要技术，目前世界上约99％的乙烯产量来自管式炉。近半个世纪来，从事裂解技术工作的研究人员和工程技术人员为了满足裂解过程的高温、短停留时间和低烃分压的要求，不断推出一代又一代的炉管构型，使裂解技术曰趋完善。由于目前还没有可以替代管式炉裂解制乙烯的更好的技术，在今后一段时间内，管式炉裂解制乙烯还将是生产乙烯的主要技术。由于裂解炉的数量较多，产量大，因此对现有裂解炉进行一＼／些细

2、微的技术改进，都将会取得很大的经济效益。＼本课题是通过在裂解炉辐射段炉管上加入几段扭曲片管，期望能够起到强化裂解炉辐射段炉管传热的效果。小试和工业试验的结果表明：在裂解炉辐射段炉管上加入扭曲片管后可以起到强化传热，增加炉管处理量的效果，在强化传热的同时，裂解炉管的管壁温度有所下降，有利于延长炉管的寿命，减缓结焦，延长裂解炉的运转周期。工业试验结果同时表明：加入扭曲片管后没有对工业裂解炉的操作带来不利影响。如果本技术能够在工业上推广应用，将会取得良好的经济效果。关键词：乙烯裂解炉传热强∥

3、orproductingethylenenowadays，About99percentofethyleneisproducedbytubefurnacentheworldThispaperstudyanewtechnologyforintensifyingheattransfer。Thereareseveralshortspecialforgedtubewithtwistyslicebeingjointedinradiantcoilsatgivenplace．wehopeitcanintensifyheattransfer．Thetestmethodiscompa

4、ringthedataoftheblanktestwiththatoftheintensifyingheattransfertestThetestresultsindicate：thetechnologycanintensityheattransfer，increasetheselectivityandyieldofethyleneandpropylenedecreasecokedepositorprolongtheruntimeofradiantcoil，orncrease10percentofthecapacityofcrackingheater．ifitca

5、nbewidelyusedinindustrycrackingheater，thebenefitwouldbeveryhighKeywords：ethylene，heattransfer，intensify，radiantcoil，cracking北京化工大学硕士学位论文第一章前言裂解炉辐射段反应炉管构型对烃类裂解制乙烯的技术水平影响很大。根据前人的研究结果可知，高温、短停留时间和低烃分压有利于生成乙烯、丙烯等目的产物的反应。而要达到上述条件，关键是要采用合适的反应炉管构型。因此，自60年代以来，从事乙烯裂解技术开发的公司均投入大量的人力和物力，致力于高选择性裂解

6、炉管构型的开发。他们将裂解化学机理、传热学、流体力学、材料学与工程技术结合在一起，推出了一代又一代裂解炉管构型，使裂解选择性不断提高。其总趋势是通过适当缩小管径来提高比表面积和采用变径、分枝管、提高材料耐温等级及采用各种强化传热手段以提高裂解温度，减少反应炉管长度和提高质量流速来缩短裂解反应停留时间，降低炉管出口压力和炉管阻力降来降低烃分压，从而达到提高裂解选择性的目的。管式裂解炉的发展经历了几个不同的阶段，早期的管式裂解炉为水平管式裂解炉，1964年LummuS公司推出了第一台立管式双面辐射的管式裂解炉，这种管式裂解炉的推出，使得裂解炉辐射段炉管的受热均匀性大大

7、改善，而且使裂解温度大幅度提高，停留时间大为缩短，基本上具有了现代先进裂解炉的基础。从那时开始，工程技术人员在不同的时期因为当时的具体情况而在裂解炉的设计和改进上也相应采取了不同的策略，60年代裂解炉技术的改进主要是提高产率和选择性，70年代由于油价上涨，重点转移到了高能量和效率上，80年代的技术改进是缩短反应停留时间，提高装置效率，90年代，裂解炉设计的重点又转移到降低投资上。各从事裂解技术研究和开发的单位为了适应所处时期的需要，推出了各种各样的炉型。各公司推出的裂解炉管构型结构不尽相同，但可以分为多程等径管、多程分枝变径管、二程分枝变径管、不分枝变径管及单程小

8、直径管等几